Kim, Hwan-Jun;Joo, Young-Hee;Lee, Sang-Min;Kim, Chang-Il
Transactions on Electrical and Electronic Materials
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v.15
no.5
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pp.265-269
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2014
Carbon nanofiber electrode has been fabricated for energy storage systems by the electrospinning of SU-8 precursor and subsequent pyrolysis. Various parameters including the applied voltage, the distance between syringe tip and target collector and the flow rate of the polymer affect the diameter of SU-8 electrospun nanofibers. Shrinkage during pyrolysis decreases the fiber diameter. As the pyrolysis temperature increases, the resistivity decreases dramatically. Low resistivity is one of the important characteristics of the electrodes of an energy storage device. Given the advantages of carbon nanofibers having high external surface area, electrical conductivity, and lithium intercalation ability, SU-8 derived carbon nanofibers were applied to the anode of a full lithium ion cell. In this paper, we studied the physical properties of carbon fiber electrode by scanning transmission microscopy, thermal gravimetric analysis, and four-point probe. The electrochemical characteristics of the electrode were investigated by cyclic voltammogram and electrochemical impedance spectroscopy plots.
In this study $H_2O$-NaCl mixture was selected as a cold thermal storage material and its phase change temperature($liquid{\Leftrightarrow}solid$) was controlled with the molar concentration of NaCl. Ion dipole interaction mechanism and the fusion and crystallization structure of $H_2O$-NaCl were visualized with the low and high concentration of NaCl in the heating and cooling processes. In this study, the original cause of the appearance of two steps phase change period in heating and cooing processes were found by the visualization of the ion dipole interaction mechanism of $H_2O$-NaCl, and the theoretical equation of the phase change temperature variation in the NaCl high molar concentration was rearranged.
In the present work, we apply a technique that has been used for the expansion of graphite to multiwall carbon nanotubes (MWCNT). The nanotubes are rapidly heated for a short duration, followed by immersion in acid solution, so that they undergo expansion. The diameter of the expanded CNTs is 5-10 times larger than that of the as-received nanotubes. This results in considerable swelling of the CNTs and opening of the tube tips, which may facilitate the accessibility of lithium ions into the inner holes and the interstices between the nanotube walls. The Li-ion storage capacity of the expanded nanotubes is measured by using the material as an anode in Li-ion cells. The result show that the discharge capacity of the expanded nanotubes in the first cycle is as high as 2,160 mAh/g, which is about 28% higher than that of the un-treated MWCNT anode. However, the charge/discharge capacity quickly drops in subsequent cycles and finally reaches equilibrium values of ~370 mAh/g. This is possibly due to the destruction of the lattice structures by repeated intercalation of Li ions.
Journal of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers
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v.31
no.6
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pp.422-426
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2018
The lithium-ion battery pack of an electric vehicle (EV) deserves to be considered for an alternative use within smart-grid infrastructure. Despite the long automotive service life, EV batteries retain over 70~80% of their initial capacity. These battery packs must be managed for their reliability and safety. Therefore, a battery management system (BMS) should use specific algorithms to measure and estimate the status of the battery. Most importantly, the BMS of a grid-connected energy storage system (ESS) must ensure that the lithium-ion battery does not catch fire or explode due to an internal short from uncontrolled dendrite growth. In other words, the BMS of a lithium-ion battery pack should be capable of detecting the battery's status based on the electrochemical reaction continuously until the end of the battery's lifespan. In this paper, we propose a new protection algorithm for a dendritic lithium battery. The proposed algorithm has applied a parameter from battery pack aging results and has control power managing.
Modern society is making numerous efforts to reduce reliance on carbon-based energy systems. A notable solution in this transition is the adoption of lithium-ion batteries (LIBs) as potent energy sources, owing to their high energy and power densities. Driven by growing environmental challenges, the application scope of LIBs has expanded from their initial prevalence in portable electronic devices to include electric vehicles (EVs) and energy storage systems (ESSs). Accordingly, LIBs must exhibit long-lasting cyclability and high energy storage capacities to facilitate prolonged device usage, thereby offering a potential alternative to conventional sources like fossil fuels. Enhancing the durability of LIBs hinges on a comprehensive understanding of the reasons behind their performance decline. Therefore, comprehending the degradation mechanism, which includes detrimental chemical and mechanical phenomena in the components of LIBs, is an essential step in resolving cycle life issues. The LIB systems presently being commercialized and developed predominantly employ graphite anode and layered oxide cathode materials. A significant portion of the degradation process in LIB systems takes place during the electrochemical reactions involving these electrodes. In this review, we explore and organize the aging mechanisms of LIBs, especially those with graphite anodes and layered oxide cathodes.
Due to their excellent mechanical durability and high electrical conductivity, carbon and silicon composites are potentially suitable anode materials for Li-ion batteries with high capacity and long lifespan. Nevertheless, the limitations of the composites include their poor ionic diffusion at high current densities during cycling, which leads to low ultrafast performance. In the present study, seeking to improve the ionic diffusion using hydrothermal method, electrospinning, and carbonization, we demonstrate the unique design of excavated carbon and silicon composites (EC/Si). The outstanding energy storage performance of EC/Si electrode provides a discharge specific capacity, impressive rate performance, and ultrafast cycling stability.
We developed a mass-memory chip by staking 1 Gbit double data rate 2 (DDR2) synchronous dynamic random access memory (SDRAM) memory core up to 4 Gbit storage for future satellite missions which require large storage for data collected during the mission execution. To investigate the resistance of the chip to the space radiation environment, we have performed heavy-ion-driven single event experiments using Heavy Ion Medical Accelerator in Chiba medium energy beam line. The radiation characteristics are presented for the DDR2 SDRAM (K4T1G164QE) fabricated in 56 nm technology. The statistical analyses and comparisons of the characteristics of chips fabricated with previous technologies are presented. The cross-section values for various single event categories were derived up to ~80 $MeVcm^2/mg$. Our comparison of the DDR2 SDRAM, which was fabricated in 56 nm technology node, with previous technologies, implies that the increased degree of integration causes the memory chip to become vulnerable to single-event functional interrupt, but resistant to single-event latch-up.
Lee, Bum Joo;Choi, Gyeong Joo;Lee, Sang Ho;Jeong, Yeon Man;Park, Young;Cho, Dong Uk
The Journal of Korean Institute of Communications and Information Sciences
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v.42
no.4
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pp.855-863
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2017
Because Li-ion battery and Li-Polymer battery have high-energy storage density, they are used for various electronic devices such as electronic cigarette, electronic bicycle, drone, second battery, even golf cart and electronic car. Recently, however, battery explosion is sometimes occurring on electronic devices using Li-ion battery and is becoming serious as bodily harm is breaking out due to explosion. For this, this paper described the Li-ion Battery's operating principles and verified the cause of explosion by overload tests caused by the high-energy storage density. According to the these experiments, we conducted a study to develope scanning techniques of fire and safety measures.
Choi, Jin Hyeok;Kwon, Soon-Jong;Lim, Jungho;Lim, Ji-Hun;Lee, Sung-Eun;Park, Kwangyong
KEPCO Journal on Electric Power and Energy
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v.6
no.4
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pp.461-466
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2020
There are many application fields of electrical energy storage such as load shifting, integration with renewables, frequency or voltage supports, and so on. Especially, the frequency regulation is needed to stabilize the electric power system, and there have to be more than 1 GW as power reserve in Korea. Ni-rich layered oxide cathode materials have been investigated as a cathode material for Li-ion batteries because of their higher discharge capacity and lower cost than lithium cobalt oxide. Nonetheless, most of them have been investigated using small coin cells, and therefore, there is a limit to understand the deterioration mode of Ni-rich layered oxides in commercial high energy Li-ion batteries. In this paper, the pouch-type 20 Ah-scale Li-ion full cells are fabricated using Ni-rich layered oxides as a cathode and graphite as an anode. Above all, two test conditions for the application of frequency regulation were established in order to examine the performances of cells. Then, the electrochemical performances of two types of Ni-rich layered oxides are compared, and the long-term performance and degradation mode of the cell using cathode material with high nickel contents among them were investigated in the frequency regulation conditions.
Ha, Seongmin;Kim, Daesup;Kwak, Cheol Hwan;Lee, Young-Seak
Applied Chemistry for Engineering
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v.33
no.4
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pp.343-351
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2022
Lithium-ion batteries (LIBs) are considered promising energy storage devices with good performance such as high energy density, slow self-discharge rate, high rate charge capacity, and long battery life. However, the application of these LIBs in the high-energy density electric vehicle and large device industries poses a major safety problem. In order to solve this problem, developing a material having high thermal stability and intrinsic safety is the ultimate solution for improving the stability and electrochemical performance of LIBs. This review introduced a surface modification technology of a separator to overcome the stability problem of a commercial separator, and summarized and summarized the research trends using the modified separator for a lithium-ion battery. Based on this, the future prospects for the separator development by surface modification were discussed.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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