Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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v.21
no.2
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pp.601-610
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2020
Recently, damage caused by drought is becoming worse and worse due to the global climate change. To overcome these problems, movable-weir to control the water level has been installed instead of a fixed-weir made from concrete. On the other hand, it is difficult to operate an existing moveable-weir because of the high cost of facility management and manpower consumption. In addition, because most moveable-weirs are installed in power systems, the operating cost and the cost of connection for power systems increase when they are located in remote areas. Therefore, this paper proposes an optimal design algorithm and the evaluation algorithm of the SOC (state of charge) of a lithium-ion battery to replace an existing power supply with eco-friendly movable-power with a power supply system using PV modules and lithium-ion batteries. In addition, this study modeled a 50kW power supply system of a movable-weir using PSCAD/EMTDC S/W. The simulation results confirmed that the proposed algorithm has stable operation characteristics in an independent operation mode and interconnection operation mode and that there is the possibility of commercialization with a benefits evaluation of the eco-friendly power supply system of a movable-weir.
Ku, Heesuk;Jung, Yeojin;Kang, Ga-hee;Kim, Songlee;Kim, Sookyung;Yang, Donghyo;Rhee, Kangin;Sohn, Jeongsoo;Kwon, Kyungjung
Resources Recycling
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v.24
no.3
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pp.44-50
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2015
Recycling technologies would be required in consideration of increasing demand in lithium ion batteries (LIBs). In this study, the leaching behavior of Ni, Co and Mn is investigated with ammoniacal medium for spent cathode active materials, which are separated from a commercial LIB pack in hybrid electric vehicles. The leaching behavior of each metal is analyzed in the presence of reducing agent and pH buffering agent. The existence of reducing agent is necessary to increase the leaching efficiency of Ni and Co. The leaching of Mn is insignificant even with the existence of reducing agent in contrast to Ni and Co. The most conspicuous difference between acid and ammoniacal leaching would be the selective leaching behavior between Ni/Co and Mn. The ammoniacal leaching can reduce the cost of basic reagent that makes the pH of leachate higher for the precipitation of leached metals in the acid leaching.
Mesoporous anatase $TiO_2$ nanoparticles have been synthesized by a hydrothermal method using a tri-block copolymer as a soft template. The resulting $TiO_2$ materials have a high specific surface area of $230\;m^2/g$, a predominant pore size of 6.8 nm and a pore volume of 0.404 mL/g. The electrochemical properties of mesoporous anatase $TiO_2$ for lithium ion battery (LIB) anode materials have been investigated by typical coin cell tests. The initial discharge capacity of these materials is 240 mAh/g, significantly higher than the theoretical capacity (175 mAh/g) of LTO ($Li_4Ti_5O_{12}$). Although the discharge capacity decreases with the C-rate increase, the mesoporous $TiO_2$ is very promising for LIB anode because the surface for the Li insertion is presented significantly with mesopores. Nitrogen doping has a certain effect to control the capacity decrease by improving the electron transport in $TiO_2$ framework.
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.
Porous poly(propylene) supported gel polymer electrolytes (GPE) were synthesized by thermal polymerization of DEGDMA [Di(ethylene glycol) dimethacrylate] in electrolyte solutions (1 M solution of $LiPF_6$ in EC/DEC 1 : 1 mixture) at $70^{\circ}C$. AC impedance spectroscopy and cyclic voltammetry were used to evaluate its ionic conductivity and electrochemical stability window of the GPE membranes. Lithium ion battery (LIB) cells were also fabricated with $LiNi_{0.8}Co_{0.2}O_2$/graphite and GPE membranes via thermal polymerization process. Through the thermal polymerization, self sustaining GPE membranes with sufficient ionic conductivities (over $10^{-3}\;S/cm$) and electrochemical stabilities. The LIB cell with 5% monomer showed the best rate-capability and cycleability.
Kim, Tae Gyun;Cho, Jin Hyuk;Pham-Cong, De;Jeon, Injun;Hwang, Jin Hyun;Kim, Kyoung Hwa;Cho, Chae Ryong
New Physics: Sae Mulli
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v.68
no.12
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pp.1315-1323
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2018
We studied the carbonization due to the annealing condition of waste coffee powder for application as an active anode material for lithium-ion batteries (LIBs). The coffee powder used as an active anode material for LIBs was obtained from coffee beans, not from a coffee shells. The waste coffee powder was dried in air and heat-treated in an $Ar/H_2$ atmosphere to obtain a pore-forming activated carbon powder. The specific capacity of the sample annealed at $700^{\circ}C$ was still 303 mAh/g after 1000 cycles at a current density of 1000 mA/g and with a coulombic efficiency of over 99.5%. The number of pores and the pore size of the waste coffee powder were increased due to chemical treatment with KOH, which had the some effect as an increased specific surface area. The waste coffee powder is considered to be a very promising active anode material because of both its excellent electrochemical properties due to enhanced carrier conduction and its being a cost effective resource for use in LIBs.
Sanglim Lee;Gahwi Gu;Daeung Park;Hwiyun Im;Yongjae Lee;Junseok Moon;Weonho Shin;Hiesang Sohn
Membrane Journal
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v.34
no.5
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pp.253-261
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2024
Carbon capture, utilization, and storage (CCUS) technology is gaining attention as a key strategy for achieving carbon neutrality. In this study, CO2 was permanently fixed as carbonate through mineral carbonation and applied as an anode material for lithium-ion batteries (LIBs). Such a fixed carbonate by CO2 was used for the preparation of FeCO3 composited with rGO and PVP to be applied as active material for negative electrode in LIBs. Specifically, the rGO plays an important role to increase electrical conductivity and prevent particle aggregation while PVP could stabilize the particle surface and strengthened structural stability as a surfactant. Electrochemical tests showed that the LIB anode material based on FeCO3/rGO composite maintained a capacity of 400 mAh/g after 50 cycles at a current density of 1,620 mA/g. This study suggests the converting CO2 into valuable battery materials can contribute to future energy storage technologies.
Globally, the demand for electric vehicles has surged due to greenhouse gas regulations related to climate change, leading to an increase in the production of used batteries as a consequence of the battery life issue. This study aims to selectively leach and recover valuable metal lithium from the cathode material of spent LFP (LiFePO4) batteries among lithium-ion batteries. Generally, the use of inorganic acids results in the emission of toxic gases or the generation of large quantities of wastewater, causing environmental issues. To address this, research is being conducted to leach lithium using organic acids and other leaching agents. In this study, selective leaching was performed using the organic acid methane sulfonic acid (MSA, CH3SO3H). Experiments were conducted to determine the optimal conditions for selectively leaching lithium by varying the MSA concentration, pulp density, and hydrogen peroxide dosage. The results of this study showed that lithium was leached at approximately 100%, while iron and phosphorus components were leached at about 1%, verifying the leaching efficiency and the leaching rates of the main components under different variables.
Park, Sun Min;Yu, Ho Jun;Kim, Kwang Hyun;Kang, Yun Chan;Cho, Won Il
Journal of the Korean Electrochemical Society
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v.20
no.2
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pp.27-33
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2017
Conventional lithium ion batteries suffer from notorious safety issues caused by inevitable lithium dendrite formation and proliferation during over/fast charging processes. The lithium dendrites or mechanical damage on the separator induce internal short circuit in LiB that generates extensive amount of heat within contacted electrode surfaces through the separator. During this heat generation, conventional polyolefin separators shrinks dramatically, and increasing short circuit pathway, that causes the battery to explode. To overcome this serious issue, ceramic coated separators are developed in commercial LiB to enhance thermal and mechanical stability. In this paper, various size(IL = 488.5 nm, I = 538.7 nm, S = 810.3 nm, D = 1533.3 nm) of $Al_2O_3$ particles are coated using styrene-butadiene rubber(SBR) / carboxymethyl cellulose(CMC) binder on PE separator to investigate its thermal stability and electrochemical effect on LiB coin cell with NCM cathode and Li metal anode.
In this study, Li powder was recovered from the by-product of LNO ($Li_2NiO_2$) process, which is the positive electrode active material of waste lithium ion battery, through the $CO_2$ thermal reaction process. In the process of recovering Li powder, the $CO_2$ injection amount is 300 cc/min. The $Li_2NiO_2$ award was phase-separated into the $Li_2CO_3$ phase and the NiO phase by holding at $600^{\circ}C$ for 1 min. After this, the collected sample:distilled water = 1:50 weight ratio, and after leaching, the solution was subjected to vacuum filtration to recover $Li_2CO_3$ from the solution, and the NiO powder was recovered. In order to increase the purity of Ni, it was maintained in $H_2$ atmosphere for 3 hours to reduce NiO to Ni. Through the above-mentioned steps, the purity of Li was 2290 ppm and the recovery was 92.74% from the solution, and Ni was finally produced 90.1% purity, 92.6% recovery.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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