Journal of the Korean Society of Manufacturing Process Engineers
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v.20
no.6
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pp.100-107
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2021
As a significant technology in the smartization era promoted by the Fourth Industrial Revolution, the secondary battery industry has recently attracted significant attention. The demand for lithium-ion batteries (LIBs), which exhibit excellent performance, is considerably increasing in different industrial fields. During the manufacturing process of LIBs, it is necessary to join the cathode and anode sheets with thicknesses of several tens of micrometers to lead taps of the cathode and anode with thicknesses of several hundreds of micrometers. Ultrasonic welding exhibits excellent bonding when bonded with very thin plates, such as negative and positive electrodes of LIBs, and dissimilar and highly conductive materials. In addition, ultrasonic welding has a small heat-affected zone. In LIBs, Cu is mainly used as the negative electrode sheet, whereas Cu or Ni is used as the negative electrode tab. In this study, one or two electrode sheets (t0.025 mm Cu) were welded to one lead tab (t0.1 mm Cu). The welding energy and pressure were used as welding parameters to determine the welding strength of the interface between two or three welded materials. Finally, the effects of these welding parameters on the welding strength were investigated.
Im, Jinsol;Ahn, Jinhyeok;Kim, Jungmin;Sung, Shi-Joon;Cho, Kuk Young
Journal of the Korean Electrochemical Society
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v.22
no.2
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pp.60-68
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2019
High-voltage operation of the lithium ion battery is one of the advantageous approaches to obtain high energy capacity without changing the conventional cell components and structure. However, operating at harsh condition inevitably results in severe side reactions at the electrode surface and structural disintegration of active material particles. Herein we coated layers composed of $Al_2O_3$ and ZnO on the electrode based on NCM using atomic layer deposition (ALD). Thicker layers of novel Al-doped ZnO (AZO) coating compared to conventional ALD coated layers are prepared. Cathode based on NCM with the varying AZO coating thickness are fabricated and used for coin cell assembly. Effect of ALD coating thickness on the charge-discharge cycle behavior obtained at high-voltage operation was investigated.
Lithium titanium oxide $(Li_4Ti_5O_{12})$ with spinel-framework structures as anode material for lithium-ion battery was prepared by sol-gel and high energy ball milling (HEBH) method. According to the X-ray diffraction (XRD), Particle Size Analyses(PSA) and scanning electron microscopy (SEM) analysis, uniformly distributed $Li_4Ti_5O_{12}$ particles with grain sizes of 100 nm were observed. Half cells, consisting of $Li_4Ti_5O_{12}$ as working electrode and lithium foil as both counter and reference electrodes showed the high performance of high rate discharge capacity and 173 mAh/g at 0.2C in the range of $1.0\sim2.5 V$. Furthermore, the crystalline structure of $Li_4Ti_5O_{12}$ didn't transform during the lithium intercalation and deintercalation process.
In this study, polyaniline $(PANI)/WO_3$ electrode was prepared as an anode of a lithium ion capacitor, and its electrochemical characteristics were measured and analyzed. When PANI was electrochemically deposited on the surface of $WO_3$ electrode, the capacity of $PANI/WO_3$ was improved with increase of the deposited amounts of PANI. Furthermore, the effect of light irradiation on capacity and coulombic efficiency was examined by irradiating sunlight during charging and discharging. When the light was irradiated to the $WO_3$ electrode and the $PANI/WO_3$ electrode, those capacities and coulombic efficiencies were increased compared to that measured under the dark condition. It is attributed to the photocatalytic property of $WO_3$ that can generate photoelectrons by light irradiation. In $PANI/WO_3$ electrode, PANI also can be excited under the light irradiation with affecting the electrochemical property of electrode. The photoelectrons improve the capacity by participating in the intercalation of $Li^+$ ions, and also improve the coulombic efficiency by facilitating electrons' transport. Under the dark condition, the capacity of $PANI/WO_3$ was gradually reduced with increase of cycles due to a poor stability of PANI. However, the stability of PANI was significantly improved by the light irradiation, which is attributed to the oxidation-reduction reaction originated from the photogenerated electrons and holes in $PANI/WO_3$.
The carbon-coated silicon monoxide (c-SiOx), which is a negative electrode active material for lithium-ion batteries (LIBs), has a limited cycle performance due to severe volume changes during cycles, despite its high specific capacity. In particular, the significant volume change of the active material can deform the electrode structure and easily damage the electron transfer pathway. To improve performance and mitigate electrode damage caused by volume changes, we replaced parts of the carbon black conducting agent with carbon nanotubes (CNTs) having a linear shape. The content of the entire conductive material in the electrode was fixed at 10% by mass, and the relative content of CNTs ranged from 0% to 25% by mass to prepare electrodes and evaluate electrochemical performance. As the CNT content in the electrode increased, both cycle life and rate capability improved. Even a small amount of CNT can significantly improve the electrochemical performance of a c-SiOx negative electrode with large volume changes. Furthermore, dispersing CNTs effectively can lead to achieving the equivalent performance with a reduced quantity of CNTs.
Kim, Kun Woo;Lee, Jae Gil;Park, Hosang;Kim, Jongjung;Ryu, Ji Heon;Kim, Young-Ugk;Oh, Seung M.
Journal of the Korean Electrochemical Society
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v.17
no.1
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pp.49-56
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2014
As an electrolyte additive, the effects of lithium bis(oxalate)borate (LiBOB) on the electrochemical properties of a carbon-coated silicon monoxide (C-coated SiO) negative electrode are investigated. The used electrolyte is 1.3M $LiPF_6$ that is dissolved in ethylene carbonate (EC), fluoroethylene carbonate (FEC), and diethyl carbonate (DEC) (5:25:70 v/v/v) with or without 0.5 wt. % LiBOB. In the LiBOB-free electrolyte, the film resistance is not so high in the initial period of cycling that lithiation is facilitated to generate the crystalline $Li_{15}Si_4$ phase. Due to repeated volume change that is caused by such a deep charge/discharge, cracks form in the active material to cause a resistance increase, which eventually leads to capacity fading. When LiBOB is added into the electrolyte, however, more resistive surface film is generated by decomposition of LiBOB in the initial period. The crystalline $Li_{15}Si_4$ phase does not form, such that the volume change and crack formation are greatly mitigated. Consequently, the C-coated SiO electrode exhibits a better cycle performance in the later cycles. At an elevated temperature ($45^{\circ}C$), wherein the effect of film resistance is less critical, the alloy ($Li_{15}Si_4$ phase) formation is comparable for the LiBOB-free and added cell to give a similar cycle performance.
In this study, Graphite/Silicon/Carbon (G/Si/C) composites were synthesized to improve the electrochemical properties of Graphite as an anode material of lithium ion battery. The prepared G/Si/C composites were analyzed by XRD, TGA and SEM. Also the electrochemical performances of G/Si/C composites as the anode were performed by constant current charge/discharge, rate performance, cyclic voltammetry and impedance tests in the electrolyte of $LiPF_6$ dissolved inorganic solvents (EC:DMC:EMC=1:1:1 vol%). Lithium ion battery using G/Si/C electrode showed better characteristics than graphite electrode. It was confirmed that as the silicon content increased, the capacity increased but the capacity retention ratio decreased. Also, it was shown that both the capacity and the rate performances were improved when using the Silicon (${\leq}25{\mu}m$). It is found that in the case of 10 wt% of Silicon (${\leq}25{\mu}m$), G/Si/C composites have the initial discharge capacity of 495 mAh/g, the capacity retention ratio of 89% and the retention rate capability of 80% in 2 C/0.1 C.
Ryu D. H.;Lee Joong Kee;Park D. G.;Yun K. S.;Cho B. W.;Shul Y. G.
Journal of the Korean Electrochemical Society
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v.3
no.3
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pp.173-177
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2000
The synthetic carbon was coated with tin oxide and copper by fluidized-bed chemical vapor deposition method. $(CH_3)_4Sn\;and\;Cu(hfac)_{2s}$ were employed as the metallic organic precursor, respectively. The modified synthetic carbons were used for lithium secondary battery anode to investigate their coating effects on electrochemical characteristics as alternative anode materials for lithium secondary batteries. The electrode which prepared by the synthetic carbons(MCMB) coated with tin oxide gave the higher capacity than that of raw material. Their capacity decreased with the progress of cycling possibly due to severe volume changes. But the cyclability was improved by coating with copper on the surface of the tin oxide coated carbon, which plays an important role as an inactive matrix buffering volume changes.
To improve electronic conductivity of cathodic active materials of lithium ion battery, carbonaceous materials is usually added. New mixing method of abrasive milling has been investigated in mixing of graphite and $LiCoO_2$ powders. It would be expected that uniform mixing of graphite reduces capacity fading of cathode of lithium battery. Abrasion milled $LiCoO_2$ composite showed the best electrochemical performance as a cathode material with 1 wt% of graphite content, 300 rpm of milling speed, and 10 min of milling time. The improvement of the electrochemical performances such as cycleability and charge/discharge capacity retention would be mainly attributed to increase of the electronic conductivity and/or prevention of the active materials by uniform dispersion and coating of graphite on $LiCoO_2$.
Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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2000.07a
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pp.444-447
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2000
The spinel L $i_{1-x}$ M $n_2$$O_4$has been synthesized by the solid-state reaction. L $i_{l-x}$M $n_2$$O_4$which includes a mixture of LiOH . $H_2O$ and Mn $O_2$prepared by preliminary heating at 35$0^{\circ}C$ for 12hr. L $i_{l-x}$M $n_2$$O_4$fired at temperature range from 75$0^{\circ}C$ for 48hr. The structure and the electrochemical characteristics of spinel to L $i_{1-x}$ M $n_2$$O_4$which is fabricated by changing sintering condition from starting materials are investigated. The cyclic voltammetric measurement was performed using 3 electrode cells. Electrode specific capacity and cycle life behavior were tested in a 3.0~4.2V range at a constant current density of 0.45mA/c $m^2$. To improve the cycle performance of spinel L $i_{l-x}$M $n_2$$O_4$as the cathode of 4V class lithium secondary batteries, spinel phases L $i_{1-x}$ M $n_2$$O_4$were Prepared at various lithium. The results showed that discharge capacity of L $i_{l-x}$M $n_2$$O_4$varied at lithium quantity decrease with increasing lithium add quantity. The discharge capacities of L $i_{0.925}$M $n_2$$O_4$and LiM $n_2$$O_4$revealed 108 and 117mAh/g, respectively.spectively.y.
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