The solid state dye-sensitized saolrc cells (DSSCs) employing polymer electrolytes show high overall energy conversion efficiency as high as 4.5% at 1 sun conditions. The improved efficiency may be primarily due to the enlarged interfacial contact area between the electrolyte and dyes in addition to the increased ionic conductivity, which were done by utilizing liquid oligomers, followed by in situ self-solidification, to form the solid DSSCs "Oligomer Approach". The effect of the charge transfer resistance at the counter electrode side on the effciency has also been investigated.
Li-ion batteries have been gaining increasing importance, driven by the growing utilization of renewable energy and the expansion of electric vehicles. To meet market demands, it is essential to ensure high energy density and battery safety. All-solid-state batteries (ASSBs) have attracted significant attention as a potential solution. Among the advantages, they operate with an ion-conductive solid electrolyte instead of a liquid electrolyte therefore significantly reducing the risk of fire. In addition, by using high-capacity alternative electrode materials, ASSBs offer a promising opportunity to enhance energy density, making them highly desirable in the automotive and secondary battery industries. In ASSBs, Li metal can be used as the anode, providing a high theoretical capacity (3860 mAh/g). However, challenges related to the high interfacial resistance between Li metal and solid electrolytes and those concerning material degradation during charge-discharge cycles need to be addressed for the successful commercialization of ASSBs. This review introduces and discusses the interfacial reactions between Li metal and solid electrolytes, along with research cases aiming to improve these interactions. Additionally, future development directions in this field are explored.
Hui-Su Yang;Gyeong-seok Oh;Dong-Soo Kim;Jin-Hyuk Kwon;Min-Hoi Kim
Journal of IKEEE
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v.27
no.1
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pp.25-29
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2023
Effect of the processes of polysilazane solid electrolyte layer and silver (Ag) active electrode on the electrical characteristics of memristor was investigated. The memristor with the solid electrolyte annealed at higher temperature exhibited the higher set voltage and better memory retention characteristics than that annealed at lower temperature. The increase in the set voltage and the improvement of the memory retention characteristic at high annealing temperature were attributed to a reduction in the void density and an increase in the void uniformity inside the solid electrolyte, respectively. In the case where the polysilazane solution's concentration is high, the memristor exhibited rapid degradation of low resistive state even annealed at high temperature. Lastly, it was shown that the memristor with the solution-processed Ag active electrode showed WORM property unlike that with the vacuum-processed Ag active electrode. The WORM property was possibly due to morphological defects present in the solution-processed Ag active electrode.
Cho, Woo Jae;Kim, Dong-Wook;Jung, Dae Hyun;Cho, Sang Sun;Kim, Hak-Jin
Journal of Biosystems Engineering
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v.41
no.2
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pp.75-84
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2016
Purpose: In-situ water quality monitoring based on ion-selective electrodes (ISEs) is a promising technique because ISEs can be used directly in the medium to be tested, have a compact size, and are inexpensive. However, signal drift can be a major concern with on-line management systems because continuous immersion of the ISEs in water causes electrode degradation, affecting the stability, repeatability, and selectivity over time. In this study, a computer-based nitrate monitoring system including automatic electrode rinsing and calibration was developed to measure the nitrate concentration in water samples in real-time. Methods: The capabilities of two different types of poly(vinyl chloride) membrane-based ISEs, an electrode with a liquid filling and a carbon paste-based solid state electrode, were used in the monitoring system and evaluated on their sensitivities, selectivities, and durabilities. A feasibility test for the continuous detection of nitrate ions in water using the developed system was conducted using water samples obtained from various water sources. Results: Both prepared ISEs were capable of detecting low concentrations of nitrate in solution, i.e., 0.7 mg/L $NO_3-N$. Furthermore, the electrodes have the same order of selectivity for nitrate: $NO_3{^-}{\gg}HCO_3{^-}$ > $Cl^-$ > $H_2PO_4{^-}$ > $SO{_4}^{2-}$, and maintain their sensitivity by > 40 mV/decade over a period of 90 days. Conclusions: The use of an automated ISE-based nitrate measurement system that includes automatic electrode rinsing and two-point normalization proved to be feasible in measuring $NO_3-N$ in water samples obtained from different water sources. A one-to-one relationship between the levels of $NO_3-N$ measured with the ISEs and standard analytical instruments was obtained.
Seul Ki Choi;Jaehun Han;Gi Jeong Kim;Yeon Hee Kim;Jaewon Choi;MinHo Yang
Journal of Powder Materials
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v.31
no.4
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pp.293-301
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2024
All-solid-state lithium batteries (ASSLBs) are receiving attention as a prospective next-generation secondary battery technology that can reduce the risk of commercial lithium-ion batteries by replacing flammable organic liquid electrolytes with non-flammable solid electrolytes. The practical application of ASSLBs requires developing robust solid electrolytes that possess ionic conductivity at room temperature on a par with that of organic liquids. These solid electrolytes must also be thermally and chemically stable, as well as compatible with electrode materials. Inorganic solid electrolytes, including oxide and sulfide-based compounds, are being studied as promising future candidates for ASSLBs due to their higher ionic conductivity and thermal stability than polymer electrolytes. Here, we present the challenges currently facing the development of oxide and sulfide-based solid electrolytes, as well as the research efforts underway aiming to resolve these challenges.
Kim, Kyung Tae;Jin, Sung-Ho;Chang, Seung-Cheol;Park, Deog-Su
Bulletin of the Korean Chemical Society
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v.34
no.12
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pp.3835-3839
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2013
A new synthesis route for Pt nanoparticles by direct electrochemical reduction of a solid-state Pt ion precursor ($K_2PtCl_6$) is demonstrated. Solid $K_2PtCl_6$-supported polyethyleneimine (PEI) coatings on the surface of glassy carbon electrode were prepared by simple mixing of solid $K_2PtCl_6$ into a 1.0% PEI solution. The potential cycling or a constant potential in a PBS (pH 7.4) medium were applied to reduce the solid $K_2PtCl_6$ precursor. The reduction of Pt(IV) began at around -0.2 V and the reduction potential was ca. -0.4 V. A steady state current was achieved after 10 potential cycling scans, indicating that continuous formation of Pt nanoparticles by electrochemical reduction occurred for up to 10 cycles. After applying the reduction potential of -0.6 V for 300 s, Pt nanoparticles with diameters ranging from $0.02-0.5{\mu}m$ were observed, with an even distribution over the entire glassy carbon electrode surface. Characteristics of the Pt nanoparticles, including their performance in electrochemical reduction of $H_2O_2$ are examined. A distinct reduction peak observed at about -0.20 V was due to the electrocatalytic reduction of $H_2O_2$ by Pt nanoparticles. From the calibration plot, the linear range for $H_2O_2$ detection was 0.1-2.0 mM and the detection limit for $H_2O_2$ was found to be 0.05 mM.
It is difficult to control welding variables during spot welding of non-ferrous metals like aluminum because of the low electrical resistance of the material. It has been suggested that a solid state welding process such as friction stir spot welding or extru-spot welding can be used to spot weld aluminum plates. In the extru-spot welding, there is a need to increase the weld strength by improving the shape of the welding die. The current study shows that the weld strength for an extru-spot welding can be increased by using a pin placed on the inside of the upper electrode in the welding die. In the current study, the deformed shape of the insert rivet and the stress distribution in the welding zone were analyzed by simulation. Extru-rivet spot welding experiments were performed by changing the height of pin on the inside of the upper electrode. From the experimental result, it is shown that the weld strength for an extru-rivet spot welding can be increased by adjusting the height of the pin. The optimal shape of the deformed rivet after the extru-rivet spot welding can be observed from the simulation results. The deformed shape of the insert rivet can also be controlled by the height of pin.
The increasing demand for high-performance energy storage systems has highlighted the limitations of conventional Li-ion batteries (LIBs), particularly regarding safety and energy density. All-solid-state batteries (ASSBs) have emerged as a promising next-generation energy storage system, offering the potential to address these issues. By employing nonflammable solid electrolytes and utilizing high-capacity electrode materials, ASSBs have demonstrated improved safety and energy density. Automotive and energy storage industries, in particular, have recognized the significance of advancing ASSB technology. Although the use of Li metal as ASSB anode is promising due to its high theoretical capacity and the expectation that Li dendrites will not form in solid electrolytes, persistent problems with Li dendrite formation during cycling remain. Therefore, the exploration of novel high-performance anode materials for ASSBs is highly important. Recent research has focused extensively on alloy-based anodes for ASSBs, owing to their advantages of no dendrite formation and high-energy density. This study provides a comprehensive review of the latest advancements and challenges associated with alloy-based anodes for ASSBs.
Journal of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers
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v.20
no.10
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pp.912-917
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2007
Many electrochemical power devices such as solid state batteries and solid oxide fuel cell have been studied and developed for solving energy and environmental problems. An amperometric gas sensor usually generates sensing signal of electric current along the proportion of the concentration of target gas under the condition of limiting current. For narrow variations of gas concentration, the amperometric gas sensor can show higher precision than a potentiometric gas sensor does. In additional, cross sensitivities to interfering gases can possibly be mitigated by choosing applied voltage and electrode materials properly. In order to improve the sensitivity to $NO_2$, the device was attached with Au reference electrode to form the amperometric gas sensor device with three electrodes. With the fixed bias voltage being applied between the sensing and counter electrodes, the current between the sensing and reference electrodes was measured as a sensing signal. The response to $NO_2$ gas was obviously enhanced and suppressed with a positive bias, respectively, while the reverse current occurred with a negative bias. The way to enhance the sensitivity of $NO_2$ gas sensor was thus realized. It was shown that the response to $NO_2$ gas could be enhanced sensitivity by changing the bias voltage.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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