리튬이온이차전지에 사용되는 탄소부극의 성능을 향상시키기 위하여 새로운 탄소부극으로서 K-GIC를 합성하여 전기화학적 특성을 조사하였다. K의 삽입량은 KCl 수용액의 농도가 $2>3>1mole/{\ell}$의 순으로 증가하였으며 $1mole/{\ell}$의 KCl 수용액으로 처리하였을 때 K와 C의 mole 비는 156~388 carbon/potassium이었다. K-GIC의 합성조건을 $1mole/{\ell}$ KCl 수용액으로 $700^{\circ}C$에서 1시간으로 처리하였을 때 가장 우수한 리튬의 삽입과 탈삽입 거동을 나타냈으며 가역성 또한 우수하였다.
Kim, Jineun;Lee, Suhyun;Kim, Kun Woo;Son, Jungman;Mun, Junyoung
Journal of Electrochemical Science and Technology
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제12권4호
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pp.424-430
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2021
The element iron (Fe) is affordable and abundantly available, and thus, it finds use in a wide range of applications. As regards its application in rechargeable lithium-ion batteries (LIBs), the electrochemical reactions of Fe must be clearly understood during battery charging and discharging with the LIB electrolyte. In this study, we conducted systematic electrochemical analyses under various voltage conditions to determine the voltage at which Fe corrosion begins in general lithium salts and organic solvents used in LIBs. During cyclic voltammetry (CV) experiments, we observed a large corrosion current above 4.0 V (vs. Li/Li+). When a constant voltage of 3.7 V (vs. Li/Li+), was applied, the current did not increase significantly at the beginning, similar to the CV scenario; on the other hand, at a voltage of 3.8 V (vs. Li/Li+), the current increased rapidly. The impact of this difference was visually confirmed via scanning electron microscopy and optical microscopy. Our X-ray photoelectron spectroscopy measurements showed that at 3.7 V, a thick organic solid electrolyte interphase (SEI) was formed atop a thin fluoride SEI, which means that at ≥3.8 V, the SEI cannot prevent Fe corrosion. This result confirms that Fe corrosion begins at 3.7 V, beyond which Fe is easily corrodible.
With the convergence of the information and communication technologies, a new age of technological civilization has arrived. This is the age of intelligent revolution, known as the 4th industrial revolution. The 4th industrial revolution is based on technological innovations, such as robots, big data analysis, artificial intelligence, and unmanned transportation facilities. This revolution would interconnect all the people, things, and economy, and hence will lead to the expansion of the industry. A high-density, high-capacity energy technology is required to maintain this interconnection. As a next-generation energy source, lithium-ion batteries are in the spotlight today. However, lithium-ion batteries can cause thermal runaway and fire because of electrical, thermal, and mechanical abuse. In this study, thermal runaway was induced in 72.5 Ah NCM pouch-type lithium-ion batteries because of thermal abuse. The surface of the pouch-type lithium-ion batteries was heated by the hot plate heating method, and the effect of the rate of increase in the surface temperature on the thermal runaway trigger time was analyzed using Minitab 19, a statistical analysis program. The correlation analysis results confirmed that there existed a strong negative relationship between each variable, while the regression analysis demonstrated that the thermal runaway trigger time of lithium-ion batteries can be predicted from the rate of increase in their surface temperature.
A lithium ion secondary battery using carbon as a negative electrode has been developed. Further improvements to increase the cell capacity are expected by modifying the structure of the carbonaceous material. There are hopes for the development of large capacity lithium ion secondary batteries with long cycle, high energy density, high power density, and high energy efficiency. In the present paper, needle cokes from petroleum were examined as an anode of lithium ion secondary battery. Petroleum cokes, MCL(Molten Caustic Leaching) treated in Korea Institute Energy Research, were carbonized at various temperatures of 0, 500, 700, $19700^{\circ}C$ at heating rate of $2^{\circ}C$/min for lh. The electrolyte was used lM liPF6 EC/DEC (1:1). The voltage range of charge & discharge was 0.0V(0.05V) ~ 2.0V. The treated petroleum coke at $700^{\circ}C$ had an initial capacity over 560mAh.g which beyond the theoretical maximum capacity, 372mAh/g for LiC6. This phenomena suggests that carbon materials with disordered structure had higher cell capacity than that the graphitic carbon materials.
Increasing demand of energy, the depletion of fossil fuel reserves, energy security and the climate change have forced us to look upon alternate energy resources. For today's electric vehicles that run on lithium-ion batteries, one of the biggest downsides is the limited range between recharging. Over the past several years, researchers have been working on lithium-air battery. These batteries could significantly increase the range of electric vehicles due to their high energy density, which could theoretically be equal to the energy density of gasoline. Li-air batteries are potentially viable ultra-high energy density chemical power sources, which could potentially offer specific energies up to 3000 $Whkg^{-1}$ being rechargeable. This paper provides a review on Lithium air battery as alternate energy resource for the future.
수열합성법을 이용하여 $Zn_2GeO_4$ 및 $Zn_2SnO_4$ 나노선을 대량 합성하였고 리튬이온 전지와 소듐이온전지의 전기화학적 특성을 조사하였다. 리튬이온전지에서 $Zn_2GeO_4$ 나노선은 50 사이클 이후에 1021 mAh/g, $Zn_2SnO_4$ 나노선은 692 mAh/g의 높은 방전용량을 갖는 것을 확인하였고 두 나노선 모두 98%가 넘는 쿨롱 효율을 보였다. 따라서 이들 나노선은 고성능 리튬이온전지의 개발을 위한 음극소재로 기대된다. 또한 소듐이온전지에 대한 관심이 국내는 물론 전 세계적으로 집중이 되고 있어 처음으로 $Zn_2GeO_4$과 $Zn_2SnO_4$ 나노선에 대한 소듐이온전지를 제작하여 용량을 측정하였다. 측정한 결과 이들 나노선은 50 사이클 이후에 각각 168 mAh/g 과 200 mAh/g의 방전용량을 갖는 것을 확인하였고 두 나노선 모두 97%가 넘는 높은 쿨롱 효율을 보였으며 이에 우리의 첫 시도가 앞으로 많은 연구에 기여할 것으로 예상한다.
Lithium ion battery is required to balance cells in order to minimize the electric capacity difference between the batteries. This paper proposes a cell balancing method by using inductor. Simulation and experimental results are presented.
Shin, Ho-Chul;Lee, Byung-Jo;Cho, Won-Il;Cho, Byung-Won;Jang, Ho
전기화학회지
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제8권4호
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pp.168-171
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2005
The electrochemical properties of $LiFePO_4$ as a cathode for Li-ion batteries were improved by incorporating conductive carbon into the $LiFePO_4$. X-ray diffraction analysis and SEM observations revealed that the carbon-coated $LiFePO_4$ consisted of fine single crystalline particles, which were smaller than the bare $LiFePO_4$. The electrochemical performance of the carbon-coated $LiFePO_4$ was tested under various conditions. The carbon-coated $LiFePO_4$ showed much better performance in terms of the discharge capacity and cycling stability than the bare $LiFePO_4$. The improved electrochemical performances were found to be attributed to the reduced particle size and enhanced electrical conductivity of the $LiFePO_4$ by the carbon.
A model based SOC estimation scheme using parameter identification is described and applied to a Lithium-ion battery module that can be installed in electric vehicles. Simulation studies are performed to verify the effect of sensor faults on the SOC estimation results for terminal voltage sensor and load current sensor. The sensor faults should be detected and isolated as soon as possible because the SOC estimation error due to any sensor fault seriously affects the overall performance of the BMS. A new fault detection and isolation(FDI) scheme by which the fault of terminal voltage sensor and load current sensor can be detected and isolated is proposed to improve the reliability of the BMS. The proposed FDI scheme utilizes the parameter estimation of an input-output model and two fuzzy predictors for residual generation; one for terminal voltage and the other for load current. Recently developed dual polarization(DP) model is taken to develope and evaluate the performance of the proposed FDI scheme. Simulation results show the practical feasibility of the proposed FDI scheme.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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