• 제목/요약/키워드: Li-ion

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리튬이온 전지 기술을 채용한 인공위성용 전력계 개념 설계 (Conceptual Design of Electrical Power System using Li-ion Cell Technology for a Satellite)

  • 신구환;박경화;김형명;임종태
    • 한국항공우주학회지
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    • 제35권2호
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    • pp.115-123
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    • 2007
  • 본 논문은 리튬이온 (Li-ion) 셀을 채용한 인공위성용 전력계의 개념 설계에 대하여 기술한다. 기존의 니켈카드뮴 (NiCd) 셀과 비교할 때, 리튬이온 (Li-ion) 셀은 에너지 밀도, 무게 그리고 부피에서 큰 잇점을 갖고 있다. 니켈카드뮴 (NiCd) 셀의 평균 출력전압은 +1.2V이며, 리튬이온 (Li-ion) 셀의 출력전압은 +3.6V이다. 그러나, 리튬이온 (Li-ion) 셀의 충전과 방전에 있어서의 절차는 기존의 니켈카드뮴 (NiCd) 셀 보다는 어렵다. 따라서, 리튬이온 (Li-ion) 셀의 충전과 방전 시에는 각각의 셀에 대하여 충전 전압과 방전 전압을 검침하고 제어를 해주어야 하므로 별도의 제어 회로가 요구된다. 따라서, 본 논문을 통하여 리튬이온 (Li-ion) 셀을 채용한 전력계의 설계 시 고려하여야 할 사항 및 리튬이온 (Li-ion) 셀의 충방전 특성에 대한 연구 결과를 제시하고자 한다.

Ditopic Binding of Alkali Halide Ions to Trimethylboroxine

  • Jeong, Kyung-Hwan;Shin, Seung-Koo
    • Mass Spectrometry Letters
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    • 제1권1호
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    • pp.9-12
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    • 2010
  • Trimethylboroxine (TMB) is a six-membered ring compound containing Lewis acidic boron and Lewis basic oxygen atoms that can bind halide anion and alkali metal cation, respectively. We employed Fourier transform ion cyclotron resonance spectroscopy to study the gas-phase binding of $LiBrLi^+$ and $F^-(KF)_2$ to TMB. TMB forms association complexes with both $LiBrLi^+$ and $F^-(KF)_2$ at room temperature, providing direct evidence for the ditopic binding. Interestingly, the $TMB{\cdot}F^-(KF)_2$ anion complex is formed 33 times faster than the $TMB{\cdot}Li^+BrLi$ cation complex. To gain insight into the ditopic binding of an ion pair, we examined the structures and energetics of $TMB{\cdot}Li^+$, $TMB{\cdot}F^-$, $TMB{\cdot}LiF$ (the contact ion pair), and $Li^+{\cdot}TMB{\cdot}F^-$ (the separated ion pair) using Hartree-Fock and density functional theory. Theory suggests that $F^-$ binds more strongly to TMB than $Li^+$ and the contact ion-pair binding ($TMB{\cdot}LiF$) is more stable than the separated ion-pair binding ($Li^+{\cdot}TMB{\cdot}F^-$).

Li+ and Li+I-Li+ ions Solvated by 1,4-dioxane: An ion Mobility Spectrometry-Mass Spectrometry Study

  • Choi, Yunseop;Ji, Inyong;Seo, Jongcheol
    • Mass Spectrometry Letters
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    • 제12권4호
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    • pp.152-158
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    • 2021
  • Electrospray ionization (ESI) and ion mobility spectrometry-mass spectrometry (IMS-MS) were employed to investigate the solvated structures of ionic species in the lithium iodide electrolyte solution in the gas phase. The Li+I-Li+ triple ion and single standalone Li+ ions solvated by 1,4-dioxane were successfully generated and observed by ESI-MS under the influence of dioxane vapor at the inlet region. Under the present experimental condition, (1,4-dioxane)m·Li+ complex ions (m = 1, 2, and 3) and a (1,4-dioxane)·Li+I-Li+ complex ion were observed, which were further examined by IMS to investigate their structures. The presence of multiple structural isomers was confirmed, which accounts for the endothermic conformational transition of 1,4-dioxane from a chair to a boat to achieve bidentate O-donor binding to Li+ and Li+I-Li+. Further structural details critical for the ion-solvent interactions were also examined and discussed with the help of density functional theory calculations.

First-principles Study of the Efficient Li-ion Insertion into TiO2 anatase Nanolayer for High Performance Li-ion Battery

  • Shin, Dong Jae;Kim, Yong Hoon
    • EDISON SW 활용 경진대회 논문집
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    • 제5회(2016년)
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    • pp.305-307
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    • 2016
  • We calculated Li ion migration energy barrier, applying three different models on Li ion insertion into $TiO_2$ nanolayers to elucidate the previously reported high rate of charge-discharge. With the existence of additional Li ion on the surface of $TiO_2$ structure, spontaneous insertion of Li ion into the second layer from the first layer was observed. Using this result, we showed the intrinsic property of $TiO_2$ structure and it has a contribution to the reported performance. In the end, we give a suggestion on the fabrication of $TiO_2-Graphene$ hybrid structure for Li ion battery electrode.

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On eliminating electrochemical impedance signal noise using Li metal in a non-aqueous electrolyte for Li ion secondary batteries

  • Park, Chul-Wan
    • Carbon letters
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    • 제12권3호
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    • pp.180-183
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    • 2011
  • Li metal is accepted as a good counter electrode for electrochemical impedance spectroscopy (EIS) as the active material in Li-ion and Li-ion polymer batteries. We examined the existence of signal noise from a Li-metal counter quantitatively as a preliminary study. We suggest an electrochemical cell with one switchable electrode to obtain the exact impedance signal of active materials. To verify the effectiveness of the switchable electrode, EIS measurements of the solid electrolyte interphase (SEI) before severe $Li^+$ intercalation to SFG6 graphite (at > ca. 0.25 V vs. Li/$Li^+$) were taken. As a result, the EIS spectra without the signal of Li metal were obtained and analyzed successfully for the following parameters i) $Li^+$ conduction in the electrolyte, ii) the geometric resistance and constant phase element of the electrode (insensitive to the voltage), iii) the interfacial behavior of the SEI related to the $Li^+$ transfer and residence throughout the near-surface (sensitive to voltage), and iv) the term reflecting the differential limiting capacitance of $Li^+$ in the graphite lattice.

침전-증발법에 의해 제조된 리튬이온 2차 전지용 LiMn2O4 양극재료의 특성 (Characteristics of LiMn2O4 Cathode Material Prepared by Precipitation-Evaporation Method for Li-ion Secondary Battery)

  • 김국태;윤덕기;심영재
    • 한국재료학회지
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    • 제12권9호
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    • pp.712-717
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    • 2002
  • New wet chemical method so called precipitation-evaporation method was suggested for preparing spinel structure lithium manganese oxide ($LiMn_2$$O_4$) for Li ion secondary battery. Using precipitation-evaporation method, $LiMn_2$$O_4$ cathode materials suitable for Li ion secondary batteries can be synthesized. Single spinel phase $LiMn_2$$O_4$ powder was synthesized at lower temperature compared to that of prepared by solid-state method. $LiMn_2$$O_4$ powder prepared by precipitation-evaporation method showed uniform, small size and well defined crystallinity particles. Li ion secondary battery using $LiMn_2$$O_4$ as cathode materials prepared by precipitation-evaporation method and calcined at $800^{\circ}C$ showed discharge capacity of 106.03mAh/g and discharge capacity of 95.60mAh/g at 10th cycle. Although Li ion secondary battery showed somewhat smaller initial capacity but good cyclic ability. It is suggested that electro-chemical properties can be improved by controlling particle characteristics by particle morphology modification during calcination and optimizing Li ion secondary battery assembly conditions.

흑연화 MPCF 부극을 이용한 Li ion 2차전지의 충방전 특성 (Charge-discharge behaviour of lithium ion secondary battery using graphitized mesophase pitch-based carbon fiber anodes)

  • 김상필;박정후;조정수;윤문수;김규태
    • 전기화학회지
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    • 제1권1호
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    • pp.14-17
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    • 1998
  • MPCF는 Li ion 2차전지용 부극 활물질로 연구되고 있다. 흑연화 MPCF는 높은 방전 용량과 우수한 충방전 효율을 가진다. $0\~1$ V전위영역에서 25 mA/g의 정전류로 충방전할 때의 MPCF/Li전지의 초기 방전 용량은 300 mAh/g이며, 충방전 효율은 $90\%$ 이상을 나타낸다. $LiCoO_2$을 정극 활물질로, 혼합 탄소재료를 부극 활물질로 사용하여 원통형 Li ion 2차전지를 제작하였다. Li ion 2차전지의 수명 특성을 향상하기 위하여, 흑연화 MPCF에 이종 탄소 재료를 $10 wt\%$ 혼합하였다. 혼합 탄소재료를 사용한 Li ion 2차전지의 수명 성능은 흑연화 MPCF만을 사용한 전지보다 우수하였다.

리튬 이온 전지용 리튬 코발트 산화물 양극에서의 삽입 전압과 리튬 이온 전도 (Intercalation Voltage and Lithium Ion Conduction in Lithium Cobalt Oxide Cathode for Lithium Ion Battery)

  • 김대현;김대희;서화일;김영철
    • 전기화학회지
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    • 제13권4호
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    • pp.290-294
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    • 2010
  • 본 연구는 밀도 범함수 이론을 이용하여 Li이온전지에 사용되는 Li코발트 산화물에서의 Li이온 삽입 전압과 전도에 관한 것이다. Li이온은 Li코발트 산화물 원자구조의 각 층을 1개씩 채우거나 한 층을 다 채우고 다음 층을 채울 수 있다. 평균 삽입 전압은 3.48V로 동일하나, 전자가 후자보다 더 유리하였다. 격자상수 c는 Li농도가 0.25보다 작을 때는 증가하였으나, 0.25보다 클 때는 감소하였다. Li농도가 증가하면, Li코발트 산화물에서의 Li이온 전도를 위한 에너지 장벽은 증가하였다. Li이온전지가 방전 중 출력 전압이 낮아지는 현상은 Li농도 증가에 따른 삽입 전압의 감소와 전도 에너지 장벽의 증가로 설명할 수 있었다.

CFD 해석을 적용한 18650 리튬-이온 배터리 팩의 열 해석 신뢰도 기초 분석 (Basic Investigation into the Validity of Thermal Analysis of 18650 Li-ion Battery Pack Using CFD Simulation)

  • 심창휘;김한상
    • 한국수소및신에너지학회논문집
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    • 제31권5호
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    • pp.489-497
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    • 2020
  • The Li-ion battery is considered to be one of the potential power sources for electric vehicles. In fact, the efficiency, reliability, and cycle life of Li-ion batteries are highly influenced by their thermal conditions. Therefore, a novel thermal management system is highly required to simultaneously achieve high performance and long life of the battery pack. Basically, thermal modeling is a key issue for the novel thermal management of Li-ion battery systems. In this paper, as a basic study for battery thermal modeling, temperature distributions inside the simple Li-ion battery pack (comprises of nine 18650 Li-ion batteries) under a 1C discharging condition were investigated using measurement and computational fluid dynamics (CFD) simulation approaches. The heat flux boundary conditions of battery cells for the CFD thermal analysis of battery pack were provided by the measurement of single battery cell temperature. The temperature distribution inside the battery pack were compared at six monitoring locations. Results show that the accurate estimation of heat flux at the surface of single cylindrical battery is paramount to the prediction of temperature distributions inside the Li-ion battery under various discharging conditions (C-rates). It is considered that the research approach for the estimation of temperature distribution used in this study can be used as a basic tool to understand the thermal behavior of Li-ion battery pack for the construction of effective battery thermal management systems.

$LiCoO_2/MPCF$전지에서 정$\cdot$부극 중량비의 영향 (Effect of Cathode/anode Weight Ratio in $LiCoO_2/MPCF$ Cell)

  • 김상필;조정수;김희제;박정후;윤문수
    • 전기화학회지
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    • 제2권2호
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    • pp.75-80
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    • 1999
  • Li-ion 2차전지는 정극재료로 리튬전이금속산화물을, 부극재료로 탄소를 사용한다. 고용량 및 장수명을 지닌 Li-ion 2차 전지를 제작하기 위하여, 충전중에 탄소표면에 리튬 석출이 없이 전극 활물질의 이용율은 가능한 높아야 한다. 정극 및 부극 재료의 balance 및 적절한 충전 방식이 Li-ion 2차전지의 설계에 있어서 중요한 요소이다. 본 연구에서는 $LiCoO_2/MPCF$전지의 성능에 미치는 정$\cdot$부극 중량비의 효과를 고찰하였다. 먼저 각 반전지의 충방전 특성을 평가하였다. 그리고 흑연화 MPCF를 부극으로, $LiCoO_2$를 정극으로 사용하여 원통형 Li-ion 2차전지를 제작하였다. 기준전극으로 리튬금속을 사용하여 $LiCoO_2/MPCF$전지에서 각 반전지의 전위를 측정하였다. 또한 중량비에 따른 $LiCoO_2/MPCF$ 전지의 충방전 수명 성능을 평가하였다. 시험 결과, $LiCoO_2$ 정극의 이용율은 중량비에 의존하지 않지만, MPCF부극 이용율은 중량비에 크게 의존하였다. 또한, $LiCoO_2/MPCF$전지의 최적 중량비는 $2.0\~2.2$인 것으로 판단되었다.