In order to increase the capacity of the lithium ion battery, the capacity of the anode should be increased. SnO2 and Li4Ti5O12 were studied to replace the graphite as the anode materials. In this study, SnO2/Li4Ti5O12 composite materials were synthesized by solid-state method. The study reported here attempts to enhance the electrochemical capacity of Li4Ti5O12 through the incorporation of SnO2. Sn-based Li ion storage materials are loaded on Li4Ti5O12 surface. The SnO2/Li4Ti5O12 composite material has higher capacity than Li4Ti5O12, but the cycling capacity was decreased due to SnO2.
Lithium-ion rechargeable batteries (LIBs) have garnered increasing attention with the rapid advancements in portable electronics, electric vehicles, and grid-scale energy storage systems which are expected to drastically change our future lives. This review describes a separator membrane, one of the key components in LIBs, in terms of porous structure and physicochemical properties, and its recent development trends are followed. The separator membrane is a kind of porous membrane that is positioned between a cathode and an anode. Its major functions involve electrical isolation between the electrodes while serving as an ionic transport channel that is filled with liquid electrolyte. The separator membranes are not directly involved in redox reactions of LIBs, however, their aforementioned roles significantly affect performance and safety of LIBs. A variety of research approaches have been recently conducted in separator membranes in order to further reinforce battery safeties and also widen chemical functionalities. This review starts with introduction to commercial polyolefin separators that are currently most widely used in LIBs. Based on this understanding, modified polyolefin separators, nonwoven separators, ceramic composite separators, and chemically active separators will be described, with special attention to their relationship with future research directions of advanced LIBs.
Kim, Young-Sook;Oh, So-Hyeong;Kim, Eunbi;Kim, Dayoung;Kim, Seongji;Chu, Cheun-Ho;Park, Kwonpil
Korean Chemical Engineering Research
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v.56
no.1
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pp.24-28
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2018
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 a urgent problem. In this study, the crossover of iron and chromium ion through Nafion membrane and the stability of Nafion membrane in HCl solution were investigated. The permeability of iron and chrome ion through Nafion were $5.5{\times}10^{-5}$ and $6.0{\times}10^{-5}cm^2/min$, respectively, which was 18.9~20.7 times higher than that of vanadium ion ($2.9{\times}10^{-6}cm^2/min$). The crossover of iron and chromium ions were shown to be a cause of performance decrease in Iron-chrome RFB. As the temperature increases, the crossover increases rapidly (activation energy 38.8 kJ/ mol), indicating that operation at low temperature is a methode to reduce the performance loss due to crossover. Nafion membranes were relatively stable in 3 M HCl solution.
Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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v.22
no.2
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pp.789-793
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2021
A lithium secondary battery is the most promising candidate for future energy storage devices. On the other hand, the battery capacity decreases gradually due to the small amount of water and decomposition of the salts during the charging and discharging process, which deteriorates at high temperatures. Many researchers focused on increasing the cycling performance, but there have been few studies on the fundamental problem that removes water and HF molecules. In this study, silane molecules that are capable of absorbing water and HF molecules are introduced to the separator. Firstly, silica-coated amino-silane (APTES, 3-aminopropyltriethoxysilane) was synthesized, then the silica reacted with epoxy-silane, GPTMS ((3-glycidyloxypropyl)trimethoxysilane). A ceramic-coated separator was fabricated using the silane-coated silica, which is coated on porous polyethylene substrates. FT-IR spectroscopy and TEM analysis were performed to examine the chemical composition and the shape of the silane-coated silica. SEM was performed to confirm the ceramic layers. LMO half cells were fabricated to evaluate the cycling performance at 60 ℃. The cells equipped with a GPTMS-silica separator showed stable cycling performance, suggesting that it would be a solution for improving the cycling performance of the Li-ion batteries at high temperatures.
Chan-Gyo Kim;Suk Jekal;Ha-Yeong Kim;Jiwon Kim;Yeon-Ryong Chu;Hyung Sub Sim;Chang-Min Yoon
Journal of the Korea Organic Resources Recycling Association
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v.31
no.3
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pp.27-34
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2023
In this study, various plant-based biomass are recycled into carbon materials to employ as anode materials for lithium-ion batteries. Firstly, various biomass of rice husk, chestnut, tea bag, and coffee ground are collected, washed, and ground. The carbonization process is followed under a nitrogen atmosphere at 850℃. The morphological and chemical properties of materials are investigated using FE-SEM, EDS, and FT-IR to compare the characteristic differences between various biomass. It is noticeable that biomass-derived carbon materials vary in shape and degree of carbonization depending on their precursor materials. These materials are applied as anode materials to measure the electrochemical performance. The specific capacities of rice husk-, chetnut-, tea bag-, and coffee ground-derived carbon materials are evaluated as 65.8, 80.2, 90.6, and 104.7 mAh g-1 at 0.2C. Notably, coffee ground-based carbon exhibited the highest specific capacity owing to the difference in elemental composition and the degree of carbonization. Conclusively, this study suggests the possibility of utilizing as energy storage devices by employing various plant-based biomass into active materials for anodes.
Kang, Young Lim;Park, Tae Wan;Park, Eun-Soo;Lee, Junghoon;Wang, Jei-Pil;Park, Woon Ik
Journal of the Microelectronics and Packaging Society
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v.27
no.4
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pp.83-89
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2020
For the past few decades, as part of efforts to protect the environment where fossil fuels, which have been a key energy resource for mankind, are becoming increasingly depleted and pollution due to industrial development, ecofriendly secondary batteries, hydrogen generating energy devices, energy storage systems, and many other new energy technologies are being developed. Among them, the lithium-ion battery (LIB) is considered to be a next-generation energy device suitable for application as a large-capacity battery and capable of industrial application due to its high energy density and long lifespan. However, considering the growing battery market such as eco-friendly electric vehicles and drones, it is expected that a large amount of battery waste will spill out from some point due to the end of life. In order to prepare for this situation, development of a process for recovering lithium and various valuable metals from waste batteries is required, and at the same time, a plan to recycle them is socially required. In this study, we introduce a nanoscale pattern transfer printing (NTP) process of Li2CO3, a representative anode material for lithium ion batteries, one of the strategic materials for recycling waste batteries. First, Li2CO3 powder was formed by pressing in a vacuum, and a 3-inch sputter target for very pure Li2CO3 thin film deposition was successfully produced through high-temperature sintering. The target was mounted on a sputtering device, and a well-ordered Li2CO3 line pattern with a width of 250 nm was successfully obtained on the Si substrate using the NTP process. In addition, based on the nTP method, the periodic Li2CO3 line patterns were formed on the surfaces of metal, glass, flexible polymer substrates, and even curved goggles. These results are expected to be applied to the thin films of various functional materials used in battery devices in the future, and is also expected to be particularly helpful in improving the performance of lithium-ion battery devices on various substrates.
Jeong, Hyung Mo;Shin, Weon Ho;Choi, Yoon Jeong;Kang, Jeung Ku;Choi, Jang Wook
한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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2010.11a
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pp.163.2-163.2
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2010
We developed a simple method to synthesis a nitrogen doped graphene, nitrogen plasma treated graphene (NPG) sheets thought nitrogen plasma etching of graphene oxide (GO). X-ray photo electron spectroscopy (XPS) study of NPG sheets treated at various plasma conditions reveal that N-doping is classified to 3 kinds of binding configurations. The nitrogen doping concentration is at least 1.5 at % and up to 3 at% with changing of ratio of nitrogen configuration in NPG. Our group demonstrate ultracapacitor with high capacity and extremely durable using a NPG sheets that are comparable to pristine graphene supercapacitor, and pseudocapacitor using polymer and metal oxide with redox reaction, capacitance that are three-times higher, and a cycle life that are extremely stable. We also realized flexible capacitor by using the paper electrode that are coated by NPG sheets. NPG paper capacitor presented almost same performance compare with NPG on a metal substrate, and durability is much more enhanced than that. To additionally explain that how different kind of atoms in graphene layers can act as the ion absorption sites, we simulated the binding energy between nitrogen in graphene layer and ions in electrolyte. Increasing the energy density and long cycle life of ultracapacitor will enable them to compete with batteries and conventional capacitors in number of applications.
Recently environmental problems such as greenhouse gas emissions has become a global problem. As a result, the current that can be easily used to Petroleum and coal reserves of fossil energy and environmental issues, coupled with the limitations of this finding for renewable energy to replace the movement is spreading around the world. Among them Energy Storage System with secondary battery technology has been increased interest in, Redox flow batteries, unlike the conventional theory, the life of the rechargeable battery almost no restrictions existing lithium-ion batteries 10 times more than the life of the road. In this paper, power plant or power system, installed in a building that can cope with the rapid increase in demand for power redox flow battery for 100kW PCS will be introduced.
Calcium is an essential nutrient for living organisms, with key structural and signaling roles. Its deficiency in plants can result in poor biotic and abiotic stress tolerance as well as reduced crop quality and yield. Calcium deficiency in humans causes various diseases such as osteoporosis and rickets. Biofortification of calcium in various food crops has been suggested as an economic and environmentally advantageous method to enhance human intake of calcium. Recent efforts to increase the levels of calcium in food crops have used calcium/proton antiporters ($CAXs$) and modified one to increase calcium transport into vacuoles through genetic engineering. It has been reported that overall calcium content of transgenic plants has been increased in their edible portions with some adverse effects. In conclusion, biofortification of calcium will add more value in crops as well as will be beneficial for animal and human. Therefore, more fundamental studies on the mechanisms of calcium ion storage and transporting are essential for more effective calcium biofortification.
Hydrogen energy id the 2nd clean energy able to be produced from the abundant resources, and the products of combustion or reaction do not spread an environmental pollution. Also, the hydrogen is the chemical media easily to transport and storage as energy source. The hydrogen production technology using by water splitting through electrolysis could be usable as a permanent renewable energy system without the environmental impact. The key technology of high temperature steam electrolysis is the development of an electrolyte rapidly to conduct an oxygen or proton ion decomposed from water. Subsequently, the important technology is to keep the joining technology of an electrolyte membrane and electrode materials to affect into the current efficiency.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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