The flow and the moisture contamination of the dry room in the manufacturing process of lithium ion battery are analyzed numerically by finite volume method. Standard ${\kappa}-{\varepsilon}$ turbulent model widely applied in predicting turbulent flow is adopted in this study. Moisture contamination and distribution are studied by assumption of two cases; one-point generation and uniform generation throughout the room. To evaluate ventilation efficiency on moisture contamination, scales of ventilation efficiency are introduced. From these analyses, moisture contamination is strongly dependent on the flow field and the radius of moisture contamination can be reduced by closing a part of outlets in a dry room.
Kim, Young-Sook;Oh, So-Hyeong;Kim, You-Jeong;Kim, Seong-ji;Chu, Cheun-Ho;Park, Kwonpil
Korean Chemical Engineering Research
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v.57
no.1
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pp.17-21
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2019
The redox flow battery (RFB) is a large-capacity energy storage equipment, and the vanadium redox flow cell is a typical RFB, but VRFB is expensive. Iron-chrome RFBs are economical because they use low-cost active materials, but their low performance is an urgent problem. One of the reasons for the low performance is the crossover of the active materials. In this study, the sulfonated Poly (ether ether ketone) (sPEEK) membrane, which is a hydrocarbon membrane, was used instead of the fluorine membrane to reduce the crossover of the active materials. The chromium ion permeability of the sPEEK membrane was $1.8{\times}10^{-6}cm^2/min$, which was about 1/33 of that of the Nafion membrane. Thus, it was shown that the use of the sPEEK membrane instead of the fluorine membrane could solve the high active material crossover problem. The activation energy of iron diffusion through the sPEEK membrane was 24.9 kJ/mol, which was about 66% of Nafion membrane. And that the e-PTFE support in the polymer membrane reduces the active material crossover through Iron-Chrome Redox Flow Battery (ICRFB).
Journal of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers
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v.35
no.6
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pp.631-638
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2022
Microgrid, which enables the production and consumption of electricity to be done independently on a small scale, has been studied on one of the solutions of reinforcement for flexibility of electronic system. This study examined the application effect of new microgrid by applying hybrid battery in electric power storage device. We designed the system to highlight the advantage of each battery and complement the disadvantage by using hybrid system with Lithium-ion battery and interval Redox flow battery. It runs with lithium-ion battery during the initial startup while the Redox flow battery operates for a long time at the end of excessive period, and it enables a discharge of Lithium-ion and Redox flow battery at the same time when the load has a large output. We chose Maldives as a subject of this study for organizing and optimizing independent microgrid. Maldives is the country to accomplish 100% domestic electricity in South Asia, but the whole electric power is supplied through diesel generation imported fossil fuel. We organized and optimized microgrid for energy independence on Malahini island to solve Maldives energy cost problem and global energy environment matters. We analyzed the daily power supply and accumulated the power supply from September 18, 2018~February 11, 2019. The accumulated power supply was about 120.4 MWh and the daily power supply was about 800~1000 kWh. Based on the collected information, we divided the cases into three models which are only diesel generator, solar generator as well as diesel generator, and solar+ESS+diesel generator. We analyzed the amount of oil consumption compared to the cost of construction and power output. The result showed that solar+ESS+diesel generator was most economically feasible. As well, we obtained that our considering hybrid battery system reduced the fuel consumption for diesel power generation about 10~15%.
All-vanadium redox flow battery (VRFB) has been studied actively as one of the most promising electrochemical energy storage systems for a wide range of applications such as electric vehicles, photovoltaic arrays, and excess power generated by electric power plants at night time. Among consisting elements of the VRFB, the ion exchange membrane and the electrode play important roles. In this study, carbon PVC coposite sheets for the VRFB have been developed and electrochemical characteristics investigated. Current collector for VRFB, carbon PVC composite sheets (CPCS), were prepared with G-1028 as a conducting particle, PVC as a polymer, Dibutyl phthalate (DBP) as a plasticizer and fumed Silica (FS) as a dispersion agent. CPCS has been shown to have the characteristics as an excellent current collector for VRFB and electrochemical properties of specific resistivity 0.31 ${\Omega}cm$, which were composed of G-1028 80 wt%, PVC 10 wt%, DBP 5 wt% and FS 5 wt%.
Journal of the Korean Institute of Illuminating and Electrical Installation Engineers
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v.29
no.2
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pp.82-90
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2015
This paper proposes an efficient bi-directional DC/DC converter topology using multi-phase interleaved method for power storage system. The proposed converter topology is used for a power storage system using a vanadium redox flow battery(VRFB) and is configured to enable bidirectional power flow for charging and discharging of VRFB. Proposed DC/DC converter of the 4 leg method is reduced to 1/4 times the rating of the reactor and the power semiconductor device so can be reduce the system size. Also, proposed topology is obtained the effect of four times the switching frequency as compared to the conventional converter in each leg with a 90 degree phase shift 4 leg method. This can suppress the reduction of the life of the secondary battery because it is possible to reduce the current ripple in accordance with the charging and discharging of VRFB and may increase the efficiency of the entire system. In this paper, it proposed bidirectional high-efficiency DC/DC converter topology Using multi-phase interleaved method and proved the validity through simulations and experiments.
Novel characterization of thermal properties of a battery has been introduced by defining its frequency-dependent thermal impedance function. Thermal impedance function can be approximated as a thermal impedance spectrum by analyzing experimental temperature transient which is related to the thermal impedance function through Laplace transformation. In order to obtain temperature transient, a process has been devised to generate external heat pulse with heating wire and to measure the response of battery. This process is used to study several commercial Li-ion batteries of cylindrical type. The thermal impedance measurements have been performed using potentionstat/galvanostate controlled digital signal processor, which is more commonly available than flow-meter usually applied for thermal property measurements. Thermal impedance spectra obtained for batteries produced by different manufactures are found to differ considerably. Comparison of spectra at different states of charge indicates independence of thermal impedance on charging state of battery. It is shown that thermal impedance spectrum can be used to obtain simultaneously thermal capacity and thermal conductivity of battery by non-linear complex least-square fit of the spectrum to thermal impedance model. Obtained data is used to simulate a response of the battery to internal heating during discharge. It is found that temperature inside the battery is by one-third larger that on its surface. This observation has to be considered to prevent damage by overheating.
Two commercial carbon plates were evaluated as a current collector (bipolar plate) in the all vanadium redox-flow battery (V-RFB). The performance properties of V-RFB were test in the current density of $60mA/cm^2$. The electromotive forces (OCV at SOC 100%) of V-RFB using A and B current collector were 1.47 V and 1.54 V. The cell resistance of V-RFB using A current collector was $4.44{\sim}5.00{\Omega}{\cdot}cm^2$ and $3.28{\sim}3.75{\Omega}{\cdot}cm^2$ for charge and discharge, respectively. The cell resistance of V-RFB using B current collector was $4.19{\sim}4.42{\Omega}{\cdot}cm^2$ and $4.71{\sim}5.49{\Omega}{\cdot}cm^2$ for charge and discharge, respectively. The performance of V-RFB using each current collector was evaluated. The performance of V-RFB using A current collector was 93.1%, 76.8% and 71.4% for average current efficiency, average voltage efficiency and average energy efficiency, respectively. The performance of V-RFB using B current collector was 96.4%, 73.6% and 71.0% for average current efficiency, average voltage efficiency and average energy efficiency, respectively.
Redox flow secondary battery have been studied actively as one of the most promising electrochemical energy storage devices for a wide range of applications, such as electric vehicles, photovoltaic arrays, and excess power generated by electric power plants. In all-vanadium redox flow battery using solution of vanadium-sulfuric acid as a active material, the difficulty in developing an efficient ion selective membrane can still be identified. The asymmetric cation exchange membrane(M-30) as a separator of all-vanadium redox flow battery which were obtained by the reaction of chlorosulfonation for 30 minutes under the irradiation of UV, showed its superiority in the transport number of 0.94 and electrical resistivity of $0.5{\Omega}{\cdot}cm^2$. The base membrane were prepared by lamination a low density polyethlene film of $10{\mu}m$ thickness on polyolefin membrane(HIPORE 120). The electrical resistivity of M-30 membrane in real solution of vanadium-sulfuric acid was $3.79{\Omega}{\cdot}cm^2$ and it was similar to that of Nafion 117 membrane. Also the cell resistivity was $6.6{\Omega}{\cdot}cm^2$and lower than that of Nafion 117. In considertion of electrochemical properties and costs of membranes, M-30 membrane was better than that of Nafion 117 and CMV of Asahi glass Co. as a separator of all-vanadium redox flow battery.
The IPA-co-HDO-co-(TPA/MA) copolymers for all-vanadium redox flow battery were synthesized by melt condensation polymerization using isophthalic acid(IPA), 1,6-hexandiol (HDO), terephthalic acid(TPA) and maleic anhydride(MA). The amination of chloromethylated IPA-co- HDO-co-(TPA/MA)(CIHTM) copolymer was carried out using trimethylamine, and the anion exchange membrane was also prepared by UV crosslinking reaction. The structure and thermal stability of IHTM copolymers were confirmed by FTIR, $^1H$ NMR, and TGA analysis. The anion membrane properties such as water uptake, ion exchange capacity, electric resistance and electrical conductivity, were measured by gravimetry, titration and LCR meter. The efficiency of the all-vanadium redox flow battery was analyzed. The ion exchange capacity, electric resistance and electrical conductivity were 1.10 meq/g, $1.98{\Omega}{\cdot}cm^2$, and 0.009 S/cm, respectively. The efficiency of charge-discharge, voltage, and energy for the allvanadium redox flow battery were 96.5, 74.6, 70.0%, respectively.
Thin pore-filled cation and anion-exchange membranes (PFCEM and PFAEMs, $t_m=25-30{\mu}m$) were prepared using a porous polymeric substrate for efficient all-vanadium redox flow battery (VRB). The electrochemical and charge-discharge performances of the membranes have been systematically investigated and compared with those of commercially available ion-exchange membranes. The pore-filled membranes were shown to have higher permselectivity as well as lower electrical resistances than those of the commercial membranes. In addition, the VRBs employing the pore-filled membranes exhibited the respectable charge-discharge performances, showing the energy efficiencies (EE) of 82.4% and 84.9% for the PFCEM and PFAEM, respectively (cf. EE = 87.2% for Nafion 1135). The results demonstrated that the pore-filled ion-exchange membranes could be successfully used in VRBs as an efficient separator by replacing expensive Nafion membrane.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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