Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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2013.08a
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pp.288-288
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2013
Lithium-ion battery (LIB) is one of the most important rechargeable battery and portable energy storage for the electric digital devices. In particular, study about the higher energy capacity and longer cycle life is intensively studied because of applications in mobile electronics and electric vehicles. Generally, the LIB's capacity can be improved by replacing anode materials with high capacitance. The graphite, common anode materials, has a good cyclability but shows limitations of capacity (~374 mAh/g). On the contrary, silicon (Si) and germanium(Ge), which is same group elements, are promising candidate for high-performance LIB electrodes because it has a higher theoretical specific capacity. (Si:4200 mAh/g, Ge:1600 mAh/g) However, it is well known that Si volume change by 400% upon full lithiation (lithium insertion into Si), which result in a mechanical pulverization and poor capacity retention during cycling. Therefore, variety of nanostructure group IV elements, including nanoparticles, nanowires, and hollow nanospheres, can be promising solution about the critical issues associated with the large volume change. However, the fundamental research about correlation between the composition and structure for LIB anode is not studied yet. Herein, we successfully synthesized various structure of nanowire such as Si-Ge, Ge-Carbon and Si-graphene core-shell types and analyzed the properties of LIB. Nanowires (NWs) were grown on stainless steel substrates using Au catalyst via VLS (Vapor Liquid Solid) mechanism. And, core-shell NWs were grown by VS (Vapor-Solid) process on the surface of NWs. In order to characterize it, we used FE-SEM, HR-TEM, and Raman spectroscopy. We measured battery property of various nanostructures for checking the capacity and cyclability by cell-tester.
Lithium ion battery (LIB) demands increase every year globally to reduce the burden on fossil fuels. LIBs are used in electric vehicles, stationary storage systems and various other applications. Lithium is available in seawater, salt lakes, and brines and its extraction using environmentally friendly and inexpensive methods will greatly relieve the pressure in lithium mining. Membrane separation processes, mainly nanofiltration (NF), is an effective way for the separation of lithium metal from solutions. Electrodialysis and electrolysis are other separation processes used for lithium separation. The process of reverse osmosis (RO) is already a well-established method for the desalination of seawater; therefore, modifying RO membranes to target lithium metals is an excellent alternative method in which the only bottleneck is the interfering presence of other metal elements in the solution. Selectively removing lithium by finding or developing suitable NF membranes can be challenging, but it is nonetheless an exciting area of research. This review discusses in detail about lithium recovery via nanofiltration, electrodialysis, electrolysis and other processes.
$LiNi_{1-x}Mg_xO_2$(x=0, 0.025, 0.05, 0.075, 0.1) samples were synthesized by the solid-state reaction method. The crystal structure was analyzed by X-ray powder diffraction and Rietveld refinement. $LiNi_{1-x}Mg_xO_2$samples give single phases of hexagonal layered structures with a space group of R-3m. The calculated cation-anion distances and angles from the Rietveld refinement were changed with Mg contents in $LiNi_{1-x}Mg_xO_2$. The thicknesses of $NiO_2$ slabs were increased and the distances between the $NiO_2$ slabs were decreased with the increase in Mg contents in the samples. The electrical conductivities of sintered $LiNi_{1-x}Mg_xO_2$ samples were around $10^{-2}$ S/cm at room temperature. The electrochemical performances of $LiNi_{1-x}Mg_xO_2$were evaluated by coin cell test. Compared to $LiNiO_2$, $LiNi_{0.95}Mg_{0.05}O_2$ exhibited improved high-rate capability and cyclability due to the well-ordered layered structure by doping of Mg ion.
Yang, Eun-Ji;Lee, Sangyup;Nogales, Paul Maldonado;Jeong, Soon-Ki
Journal of Convergence for Information Technology
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v.11
no.2
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pp.117-123
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2021
The effects of electrolyte concentration on the electrochemical properties of Fe4[Fe(CN6)]3(FeHCF) as a novel active material for the electrode of aqueous zinc-ion batteries was investigated. The electrochemical reactions and structural stability of the FeHCF electrode were significantly affected by the electrolyte concentration. In the electrolyte solutions of 1.0-7.0 mol dm-3, the charge-discharge capacities increased with increasing electrolyte concentration, however gradually decreased as the cycle progressed. On the other hand, in the 9.0 mol dm-3 electrolyte solution, the initial capacity was relatively small, however showed good cyclability. Additionally, the FeHCF electrode after five cycles in the former electrolyte solutions, had a change in crystal structure, whereas there was no change in the latter electrolyte solution. This suggests that the performance of the FeHCF electrode is greatly influenced by the hydration structure of zinc ions present in electrolyte solutions.
Recently, the use of stable lithium nanostructures as substrates and electrodes for secondary batteries can be a fundamental alternative to the development of next-generation system semiconductor devices. However, lithium structures pose safety concerns by severely limiting battery life due to the growth of Li dendrites during rapid charge/discharge cycles. Also, enabling long cyclability of high-voltage oxide cathodes is a persistent challenge for all-solid-state batteries, largely because of their poor interfacial stabilities against oxide solid electrolytes. For the development of next-generation system semiconductor devices, solid electrolyte nanostructures, which are used in high-density micro-energy storage devices and avoid the instability of liquid electrolytes, can be promising alternatives for next-generation batteries. Nevertheless, poor lithium ion conductivity and structural defects at room temperature have been pointed out as limitations. In this study, a low-dimensional Graphene Oxide (GO) structure was applied to demonstrate stable operation characteristics based on Li+ ion conductivity and excellent electrochemical performance. The low-dimensional structure of GO-based solid electrolytes can provide an important strategy for stable scalable solid-state power system semiconductor applications at room temperature. The device using uncoated bare NCA delivers a low capacity of 89 mA h g-1, while the cell using GO-coated NCA delivers a high capacity of 158 mA h g−1 and a low polarization. A full Li GO-based device was fabricated to demonstrate the practicality of the modified Li structure using the Li-GO heterointerface. This study promises that the lowdimensional structure of Li-GO can be an effective approach for the stabilization of solid-state power system semiconductor architectures.
Journal of the Korean Crystal Growth and Crystal Technology
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v.33
no.6
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pp.203-209
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2023
Cobalt sulfide nanocomposites were synthesized through a simple hydrothermal method as anode materials for sodium ion batteries (SIBs). In this work, a cobalt sulfide nanoparticle (CoS-NF) and a cobalt sulfide nanocomposite integrated with reduced graphene oxide (CoS@G-NC) were fabricated for electrochemical energy storage performance of battery. The as-prepared CoS@G-NC electrode exhibited reversible and stable cycle performance (62 % after 30 cycles at current density of 200 mA g-1). The improved electrochemical property was attributed to the small grain growth and uniform distribution of cobalt sulfide during synthesis, which maximized the diffusion pathway for sodium ions and effectively suppressed the delamination and volume expansion of cobalt sulfide during the conversion reaction. The results provide promising anode materials for next-generation SIBs.
Jeong Min Lee;Dong Seok Cheong;Sung Hyun Kang;Tirtha Raj Acharya;Eun Ha Choi;Weon Ho Shin
Journal of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers
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v.37
no.4
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pp.445-450
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2024
The expansion of lithium-ion battery usage beyond portable electronic devices to electric vehicles and energy storage systems is driven by their high energy density and favorable cycle characteristics. Enhancing the stability and performance of these batteries involves exploring solid electrolytes as alternatives to liquid ones. While sulfide-based solid electrolytes have received significant attention for commercialization, research on amorphous-phase glass solid electrolytes in oxide-based systems remains limited. Here, we investigate the glass transition temperatures and sintering behaviors by changing the molecular ratio of Li2O/B2O3 in borate glass comprising Li2O-B2O3-Al2O3 system. The glass transition temperature is decreasing as increasing the amount of Li2O. When we sintered at 450℃, just above the glass transition temperature, the samples did not consolidate well, while the proper sintered samples could be obtained under the higher temperature. We successfully obtained the borate glass ceramics phases by melt-quenching method, and the sintering characteristics are investigated. Future studies could explore optimizing ion conductivity through refining processing conditions, adjusting the glass former-to-modifier ratio, and incorporating additional Li salt to enhance the ionic conductivity.
Journal of Information Technology Applications and Management
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v.30
no.1
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pp.1-9
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2023
Interest in the future of the battery market is growing as Tesla announces plans to increase production of electric vehicles and to produce batteries. Tesla announced an action plan to reduce battery prices by 56% through 'Battery Day', which included expansion of factories to internalize batteries and improvement of materials and production technology. In the trend of automobile electrification, the expansion of the battery market, which accounts for 40% of the cost of electric vehicles, is inevitable, and the size of the electric vehicle battery market in 2026 is expected to increase more than five times compared to 2016. With the development of materials and process technology, the energy density of electric vehicle batteries is increasing while the price is decreasing. Soon, electric vehicles and internal combustion locomotives are expected to compete on the same line. Recently, the mileage of electric vehicles is approaching that of an internal combustion locomotive due to the installation of high-capacity batteries. In the EV battery market, Korean, Chinese and Japanese companies are fiercely competing. Based on market share in the first half of 2020, LG Chem, CATL, and Panasonic are leading the EV battery supply, and the top 10 companies included 3 Korean companies, 5 Chinese companies, and 2 Japanese companies. All-solid, lithium-sulfur, sodium-ion, and lithium air batteries are being discussed as the next-generation batteries after lithium-ion, among which all-solid-state batteries are the most active. All-solid-state batteries can dramatically improve stability and charging speed by using a solid electrolyte, and are excellent in terms of technology readiness level (TRL) among various technology alternatives. In order to increase the competitiveness of the battery industry in the future, efforts to increase the productivity and economy of electric vehicle batteries are also required along with the development of next-generation battery technology.
In this study the nanofiltration (NF) membrane treatment of a nitric acid waste solutions containing $Pb^{+2}$ heavy metal ion discharging from the etching processes of an electronics and semiconductors industry has been studied for the purpose of recycling of nitric acid etching solutions. Three kinds of NF membranes (General Electric Co. Duraslick NF-4040 membrane, Dow Co. Filmtec LP-4040 membrane and Koch Co. SelRO MPS-34 4040 membrane) were tested for their separation efficiency (total rejection) of $Pb^{+2}$ ion and membrane stability in nitric acid solution. NF experiments were carried out with a dead-end membrane filtration laboratory system. The membrane permeate flux was increased with the increasing storage time in nitric acid solution and lowering pH of acid solution because of the enhancing of NF membrane damage by nitric acid. The membrane stability in nitric acid solution was more superior in the order of Filmtec LP-4040 < Duraslick NF-4040 < SelRO MPS-34 4040 membrane. The total rejection of Pb+2 ion was decreased with the increasing storage time in nitric acid solution and lowering the pH of acid solution. The total rejection of $Pb^{+2}$ ion after 4 months NF treatment was decreased from 95% initial value to 20% in the case of Duraslick NF-4040 membrane, from 85% initial value to 65% in the case of SelRO MPS-34 4040 membrane and from 90% initial value to 10% in the case of Filmtec LP-4040 membrane. These results showed that SelRO MPS-34 4040 NF membrane was more suitable for the treatment of an acidic etching waste solutions containing heavy metal ions.
Journal of Fisheries and Marine Sciences Education
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v.20
no.1
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pp.135-145
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2008
Biogenic amines are naturally occurring anti-nutrition factors. They are causative agents in food poising episodes and act as catalysts to allergic reactions. The most commonly occurring biogenic amines in foods are: Histamine, tyramine, putrescine, cadaverine, tryptamine, ${\beta}$-phenylethylamine, spermine, spermidine and agmatine. The objective of this study was to identify changes and content levels of specific biogenic amines at selected storage temperatures $20{^{\circ}C}$, $4{^{\circ}C}$, and $-25{^{\circ}C}$, respectively. This study will focus on histamine, cadaverine, and putrescine concentrations in the following dark-fleshed fishes: Mackerel (Scomber japonicus), Horse Mackerel (Trachurus japonicus), Mackerel Pike (Cololabis saira), and Spanish Mackerel (Scomberomorus niphonius). Biogenic amines were determined using a method based on an extraction procedure described in the derivatisation and HPLC(High Performance Liquid Chromatography). The the recovery rate of individual amines was higher than those found in ion exchange chromatography. The results from the dark fleshed fish stability trial showed that high content of histamine (cadaverine and putrescine) were produced within a short period of time at $20{^{\circ}C}$. Fish stored at lower temperatures $4{^{\circ}C}$, showed lower content of biogenic amines. At $-25{^{\circ}C}$ the production of histamine, cadaverine and putrescine did not initiate until after day 100. All fish recorded the content of histamine below 1 mg/kg with the exception of the Horse Mackerel.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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