Tin is one of the most promising anode materials for next-generation lithium-ion batteries with a high energy density. However, the commercialization of tin-based anodes is still hindered due to the large volume change (over 260%) upon lithiation/delithiation cycling. To solve the problem, many efforts have been focused on enhancing structural stability of tin particles in electrodes. In this work, we synthesize tin nano-powders with an amorphous carbon layer on the surface and surroundings of the powder by electrical wire explosion in alcohol-based liquid media at room temperature. The morphology and microstructures of the powders are characterized by scanning electron microscopy, X-ray diffraction, Raman spectroscopy, and transmission electron microscopy. The electrochemical properties of the powder for use as an anode material for lithium-ion battery are evaluated by cyclic voltammetry and a galvanometric discharge-charge method. It is shown that the carbon-coated tin nano-powders prepared in hexanol media exhibit a high initial charge specific capacity of 902 mAh/g and a high capacity retention of 89% after 50 cycles.
In this study, we demonstrated a simple and eco-friendly method, including mechanical polishing and attrition milling processes, to recycle sputtered indium tin oxide targets to indium tin oxide nanopowders and targets for sputtered transparent conductive films. The utilized indium tin oxide target was first pulverized to a powder of sub- to a few- micrometer size by polishing using a diamond particle coated polishing wheel. The calcination of the crushed indium tin oxide powder was carried out at $1000^{\circ}C$ for 1 h, based on the thermal behavior of the indium tin oxide powder; then, the powders were downsized to nanometer size by attrition milling. The average particle size of the indium tin oxide nanopowder was decreased by increasing attrition milling time and was approximately 30 nm after attrition milling for 15 h. The morphology, chemical composition, and microstructure of the recycled indium tin oxide nanopowder were investigated by FE-SEM, EDX, and TEM. A fully dense indium tin oxide sintered specimen with 97.4% of relative density was fabricated using the recycled indium tin oxide nanopowders under atmospheric pressure at $1500^{\circ}C$ for 4 h. The microstructure, phase, and purity of the indium tin oxide target were examined by FE-SEM, XRD, and ICP-MS.
Kim, Tae Hyung;Song, Yoseb;Lee, Chan-Gi;Choa, Yong-Ho
Journal of Powder Materials
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v.24
no.5
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pp.351-356
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2017
Tin dioxide nanoparticles are prepared using a newly developed synthesis method of plasma-assisted electrolysis. A high voltage is applied to the tin metal plate to apply a high pressure and temperature to the synthesized oxide layer on the metal surface, producing nanoparticles in a low concentration of sulfuric acid. The particle size, morphology, and size distribution is controlled by the concentration of electrolytes and frequency of the power supply. The as-prepared powder of tin dioxide nanoparticles is used to fabricate a gas sensor to investigate the potential application. The particle-based gas sensor exhibits a short response and recovery time. There is sensitivity to the reduction gas for the gas flowing at rates of 50, 250, and 500 ppm of $H_2S$ gas.
In this study, by using tin chloride solution as a raw material, a nano-sized tin oxide powder with an average particle size below 50 nm is generated by a spray pyrolysis process. The properties of the generated tin oxide powder depending on the inflow speed of the raw material solution are examined. When the inflow speed of the raw material solution is 2 ml/min, the majority of generated particles appear in the shape of independent polygons with average size above 80-100 nm, while droplet-shaped particles show an average size of approximately 30 nm. When the inflow speed is increased to 5 ml/min, the ratio of independent particles decreases, and the average particle size is approximately 80-100 nm. When the inflow speed is increased to 20 ml/min, the ratio of droplet-shaped particles increases, whereas the ratio of independent particles with average size of 80-100 nm decreases. When the inflow speed is increased to 100 ml/min, the average size of the generated particles is around 30-40 nm, and most of them maintain a droplet shape. With a rise of inflow speed from 2 ml/min to 5 ml/min, a slight increase of the XRD peak intensity and a minor decrease of specific surface area are observed. When the inflow speed is increased to 20 ml/min, the XRD peak intensity falls dramatically, although a significant rise of specific surface area is observed. When the inflow speed is increased to 100 ml/min, the XRD peak intensity further decreases, while the specific surface area increases.
Tin/graphite composites are prepared as anode materials for Li-ion batteries using a dry ball-milling process. The main experimental variables in this work are the ball milling time (0-8 h) and composition ratio (tin:graphite=5:95, 15:85, and 30:70 w/w) of graphite and tin powder. For comparison, a tin/graphite composite is prepared using wet ball milling. The morphology and structure of the different tin/graphite composites are investigated using X-ray diffraction, Raman spectroscopy, energy-dispersive X-ray spectroscopy, and scanning and transmission electron microscopy. The electrochemical properties of the samples are also examined. The optimal dry ball milling time for the uniform mixing of graphite and tin is 6 h in a graphite-30wt.%Sn sample. The electrode prepared from the composite that is dry-ball-milled for 6 h exhibits the best cycle performance (discharge capacity after 50th cycle: 308 mAh/g and capacity retention: 46%). The discharge capacity after the 50th cycle is approximately 112 mAh/g, higher than that when the electrode is composed of only graphite (196 mAh/g after 50th cycle). This result indicates that it is possible to manufacture a tin/graphite composite anode material that can effectively buffer the volume change that occurs during cycling, even using a simple dry ball-milling process.
The Indium Tin Oxide(ITO) nano powders were prepared by spray drying and heat treatment process. The liquid solution dissolved Indium and Tin salts was first spray dried to prepare chemically homogeneous recursor powders at the optimum spray drying conditions. Subsequently, the precursor powders were subjected to eat treatment process. The nano size ITO powders was synthesized from the previous precursor powders and the npuities also were decreased with increasing heat treatment temperature. Furthermore, the lattice parameter of TO nano powders was increased by doping Tin into Indium with increasing heat treatment temperature. The par icle size of the resultant ITO powders was about 20∼50nm and chemical composition was composed of In:Sn =86:10 wt.% at 80$0^{\circ}C$.
Phase contents and elemental composition of ultradispersed powders obtained by the electrical explosion of tin-leadalloy powders are investigated. It is demonstrated that during the explosion and subsequent cooling, surface layers of powder particles are enriched in lead compared to the initial alloy. The thermal stability of powders oxidizing in air is also investigated.
In the present study of IGC (Inert Gas Condensation) evaporation-condensation processing study, the effects of IGC convection gas on the crystallographic structure, size and shape of tin oxide nanoparticles were investigated. In addition, the phase transformation of tin oxide nanoparticles was studied after heat treatment. IGC processing was conducted at 1000℃ for 1 hr. The mixture gas of oxygen and helium was used as a convection gas. Metastable tetragonal SnO nanoparticles were obtained at a lower convection gas pressure, whereas amorphous tin oxide nanoparticles were obtained at a higher one. The formation of amorphous phase could be explained by the rapid quenching of the vaporized atoms. The resultant nanoparticles size was about 10 nm with a rounded shape. The tin oxide nanoparticles prepared by IGC were almost transformed to the stable tetragonal SnO₂ after heat treatment.
In this study, using a tin chloride solution as the raw material, a nano-sized tin oxide powder with an average particle size below 50 nm is generated by a spray pyrolysis process. The properties of the tin oxide powder according to the nozzle tip size are examined. Along with an increase in the nozzle tip size from 1 mm to 5 mm, the generated particles that appear in the shape of droplets maintain an average particle size of 30 nm. When the nozzle tip size increases from 1 mm to 2 mm, the average size of the generated particles is around 80-100 nm, and the ratio of the independent particles with a compact surface structure increases significantly. When the nozzle tip size is at 3 mm, the majority of the generated particles maintain the droplet shape, the average size of the droplet-shaped particles increases remarkably compared to the cases of other nozzle tip sizes, and the particle size distribution also becomes extremely irregular. When the nozzle tip size is at 5 mm, the ratio of droplet-shaped particles decreases significantly and most of the generated particles are independent ones with incompact surface structures. Along with an increase in the nozzle tip size from 1 mm to 3 mm, the XRD peak intensity increases, whereas the specific surface area decreases greatly. When the nozzle tip size increases up to 5 mm, the XRD peak intensity decreases significantly, while the specific surface area increases remarkably.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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