• 제목/요약/키워드: charge/discharge capacity

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Synthesis of $Li_xNi_(0.85)Co_(0.15)O_2$ by the PVA-procursor Method and the Effect of Air Flow During the Pyrolysis

  • 권호진;김근배;김수주;송미영;박선희;권혜영;박동곤
    • Bulletin of the Korean Chemical Society
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    • 제20권5호
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    • pp.508-516
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    • 1999
  • Polycrystalline powder of LixNi0.85Co0.15O2 was synthesized by pyrolyzing a powder precursor obtained by the PVA-precursor method. Coin cells of lithium-ion rechargeable battery were assembled, whose the cathodes were fabricated from the crystalline powders of LixNi0.85Co0.15O2 synthesized by the method. The effect of synthetic variation on the property of the cell was tested by carrying out 100 consecutive cycles of charge-dis-charge on the cells. The property of the cell was largely influenced by the pyrolysis conditions applied for the synthesis of the LixNi0.85Co0.15O2. Depending on whether the pyrolysis was carried out in standing air or in the flow of dry air, the discharge capacity and cycle-reversibility of the cell varied in large extent. When the powder precursor was pyrolyzed in standing air, a minor phase of lithium carbonate was remained in the LixNi0.85Co0.15O2. The carbon containing powder precursor had to be pyrolyzed in the flow of dry air to eliminate the minor phase. In the flow of dry air, the lithium carbonate in the precursor was eliminated over 500-700。C without any prominent heat event. By controlling the flow of air over the precursor during its pyrolysis, particle size could also be altered. The effect of flowing dry air, during first step pyrolysis or during second step heat treatment, on the property of the cell was discussed.

해양기기 적용을 위한 해수이차전지 패키지 및 BMS 모듈 설계 (Design of Seawater Rechargeable Battery Package and BMS Module for Marine Equipment)

  • 김형준;이경창;손호준;박신준;박철수
    • 한국기계가공학회지
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    • 제21권3호
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    • pp.49-55
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    • 2022
  • The design of a battery package and a BMS module for applications using seawater rechargeable batteries, which are known as next-generation energy storage devices, is proposed herein. Seawater rechargeable batteries, which are currently in the initial stage of research, comprise primarily components such as anode and cathode materials. Their application is challenging owing to their low charge capacity and limited charge/discharge voltage and current. Therefore, we design a method for packaging multiple cells and a BMS module for the safe charging and discharging of seawater rechargeable batteries. In addition, a prototype seawater rechargeable battery package and BMS module are manufactured, and their performances are verified by evaluating the prevention of overcharge, overdischarge, overcurrent, and short circuit during charging and discharging.

Supercapacitor용 이온성 액체 전해질의 전기화학적 특성 (Electrochemical Characteristics of Supercapacitor Using Ionic Liquid Electrolyte)

  • 김상길;황갑진;김재철;유철휘
    • 전기화학회지
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    • 제14권4호
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    • pp.201-207
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    • 2011
  • 수퍼커패시터는 다양한 응용범위를 갖는 유망한 에너지 저장장치로서 활발히 연구되고 있으며, 에너지 밀도 향상을 위하여 이온성 액체의 적용이 필요하다. 본 연구에서는 4급화 반응과 음이온 교환반응을 거쳐 4급 imidazolium 염을 생성하는 반응으로 두 종류의 EMI-$BF_4$를 합성하였다. $^1H$-NMR을 통하여 EMI-$BF_4$의 합성을 확인하였고 TGA를 통하여 열적안정성을 확인하였으며, 이때 합성된 이온성 액체를 열처리한 경우 열적 안정성이 향상되었다. LSV를 통하여 본 연구에서 합성한 EMI-$BF_4$가 4 V 이상의 넓은 전위창을 가지고 있어, 기존의 전해질 대비 우수한 전기화학적 안정성을 가지고 있음을 확인하였다. 충방전 실험 결과 본 실험에서 합성한 이온성 액체를 상용화 제품과 비교한 경우 용량은 각각 0.067 F 및 0.073 F로 측정되었다.

리튬이온 전지용 카본(MCMB) 부극재료의 전지반응 특성 (A Study on the Characteristics of Cell Reaction for the MCMB Carbon as Anode in Li-ion Batteries)

  • 박영태;류호진;김정식
    • 한국세라믹학회지
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    • 제36권2호
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    • pp.172-177
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    • 1999
  • 흑연 및 카본재료는 알칼리 금속을 intercalation/de-intercalation 시킬수 있는 특성을 지니고 있으며, 또한 Li-intercalated carbon의 화학 potential이 Li 금속에 가까운 낮은 값을 지닌 특성으로 리튬 이차전지의 anode 전극재료로서 널리 쓰일 가능성이 매우 크다. 본 연구에서는 카본재료 중 mesocarbon microbeads (MCMB)를 리튬 이차전지의 anode 전극재료로 사용하여 전지반응을 수행하고, 전극의 충.방 전 특성과 전극계면 반응특성에 대하여 연구하였다. 즉, Li/carbon(MCMB) 전지 cell를 제작하고 전해질과 전극계면에서 일어나는 전기화학 반응특성을 충.방 전 시험, Potentionat/Galvanostat 시험, FT-IR 분석, XRD 및 SED 분석에 의하여 고찰하였다. 전지반응이 진행되면서 전극과 전해질 계면에서 고체상태의 부동태 막 (passivation film)이 형성되었으며, 일단 형성된 막은 전해질 내에 용해되지 않고 충.방 전 횟수가 증가하면서 두께가 증가되었다. 또한, 이러한 전극 계면에서 형성된 부동태 막과 중전용량과의 관계에 대하여 고찰하였다.

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리튬이차전지에서 대기압 수소플라즈마 처리된 LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2 양극 활물질의 특성분석 (Characterization of Atmospheric H2-Plasma-Treated LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2 as Cathode Materials in Lithium Rechargeable Batteries)

  • 선호정;이재호;정현영;석동찬;정용호;박경세;심중표
    • 한국수소및신에너지학회논문집
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    • 제24권2호
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    • pp.160-171
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    • 2013
  • $LiNi_{1/3}Co_{1/3}Mn_{1/3}O_2$ powder for cathode materials in lithium rechargeable batteries was treated by atmospheric plasma containing hydrogen to investigate the relationship between charge/discharge performance and physical/chemical changes of materials. Hydrogen plasma at atmosphere pressure was irradiated on the surface of active materials, and the change for their crystal structure, surface morphology, and chemical composition were observed by XRD, SEM-EDS and titration method, respectively. The crystal structure and surface morphology of $H_2$ plasma-treated powders were not changed but their chemical compositions were slightly varied. For charge/discharge test, $H_2$ plasma affected initial capacity and rate capability of active materials but continuous cycling was not subject to plasma treatment. Therefore, it was observed that $H_2$ plasma treatment affected the surface of materials and caused the change of chemical composition.

원형 리튬 전지의 센터 핀이 낙하 충격에 미치는 영향 (Effect of Center Pin in Free Fall Test for a Cylindrical Li-ion Cell)

  • 김성종;이영신
    • 대한기계학회논문집A
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    • 제39권6호
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    • pp.639-644
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    • 2015
  • 원형 리튬 전지는 노트북, 파워툴이나 전기 자동차와 같이 고용량/고율 방전이 필요한 분야에서 널리 사용되는 이차전지 중의 하나로 저장된 화학 에너지를 전기화학적 반응을 통해 전기 에너지로 변환하는 장치이다. 센터 핀은 원형 리튬 전지 내에 가스 분출 채널 확보를 위해 젤리-롤 중심홀이 충/방전 중 좁혀지는 것을 방지하고, 낙하 충격 시 완충 작용으로 분리막 손상을 방지하여 내부 단락을 막아주는 역할을 담당하는 부품이다. 본 연구에서는 센터 핀의 중요한 역할들에 대해 실험적으로 검증하기 위해서 센터 핀 유/무에 따른 2 가지 실험을 진행하였다. 하나는 연속 50 회 충/방전 싸이클 후의 젤리-롤 중심홀의 변화이고, 다른 하나는 UL 표준 기준에 의한 자유 낙하 충격 실험을 통한 젤리-롤 내 분리막 손상에 의한 내부 단락 여부이다. 이러한 실험적 결과를 바탕으로 원형 전지의 센터핀이 안전성 측면에서 반드시 필요한 부품임을 확인할 수 있었다.

공기와 질소 분위기에서 공침법으로 합성된 Ni1/3Co1/3Mn1/3(OH)2 분말의 특성 비교 (Characteristics of Ni1/3Co1/3Mn1/3(OH)2 Powders Prepared by Co-Precipitation in Air and Nitrogen Atmospheres)

  • 최웅희;박세련;강찬형
    • 한국분말재료학회지
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    • 제23권2호
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    • pp.136-142
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    • 2016
  • As precursors of cathode materials for lithium ion batteries, $Ni_{1/3}Co_{1/3}Mn_{1/3}(OH)_2$ powders are prepared in a continuously stirred tank reactor via a co-precipitation reaction between aqueous metal sulfates and NaOH in the presence of $NH_4OH$ in air or nitrogen ambient. Calcination of the precursors with $Li_2CO_3$ for 8 h at $1,000^{\circ}C$ in air produces dense spherical cathode materials. The precursors and final powders are characterized by X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy, particle size analysis, tap density measurement, and thermal gravimetric analysis. The precursor powders obtained in air or nitrogen ambient show XRD patterns identified as $Ni_{1/3}Co_{1/3}Mn_{1/3}(OH)_2$. Regardless of the atmosphere, the final powders exhibit the XRD patterns of $LiNi_{1/3}Co_{1/3}Mn_{1/3}O_2$ (NCM). The precursor powders obtained in air have larger particle size and lower tap density than those obtained in nitrogen ambient. NCM powders show similar tendencies in terms of particle size and tap density. Electrochemical characterization is performed after fabricating a coin cell using NCM as the cathode and Li metal as the anode. The NCM powders from the precursors obtained in air and those from the precursors obtained in nitrogen have similar initial charge/discharge capacities and cycle life. In conclusion, the powders co-precipitated in air can be utilized as precursor materials, replacing those synthesized in the presence of nitrogen injection, which is the usual industrial practice.

전구체 공침 온도가 LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2 분말의 특성에 미치는 영향 (Effects of Precursor Co-Precipitation Temperature on the Properties of LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2 Powders)

  • 최웅희;강찬형
    • 한국분말재료학회지
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    • 제23권4호
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    • pp.287-296
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    • 2016
  • $Ni_{1/3}Co_{1/3}Mn_{1/3}(OH)_2$ powders have been synthesized in a continuously stirred tank reactor via a co-precipitation reaction between aqueous metal sulfates and NaOH using $NH_4OH$ as a chelating agent. The co-precipitation temperature is varied in the range of $30-80^{\circ}C$. Calcination of the prepared precursors with $Li_2CO_3$ for 8 h at $1000^{\circ}C$ in air results in Li $Ni_{1/3}Co_{1/3}Mn_{1/3}O_2$ powders. Two kinds of obtained powders have been characterized by X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy, particle size analyzer, and tap density measurements. The co-precipitation temperature does not differentiate the XRD patterns of precursors as well as their final powders. Precursor powders are spherical and dense, consisting of numerous acicular or flaky primary particles. The precursors obtained at 70 and $80^{\circ}C$ possess bigger primary particles having more irregular shapes than those at lower temperatures. This is related to the lower tap density measured for the former. The final powders show a similar tendency in terms of primary particle shape and tap density. Electrochemical characterization shows that the initial charge/discharge capacities and cycle life of final powders from the precursors obtained at 70 and $80^{\circ}C$ are inferior to those at $50^{\circ}C$. It is concluded that the optimum co-precipitation temperature is around $50^{\circ}C$.

리튬 2차전지용 $LiMn_2O_4$ 양극의 충.방전 특성 (Charge.discharge characteristics of cathode for Li rechargeable batteries)

  • 한태희;임성훈;조동언;최명호;강형곤;한병성
    • 대한전기학회:학술대회논문집
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    • 대한전기학회 1997년도 하계학술대회 논문집 C
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    • pp.1462-1464
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    • 1997
  • The spinel $LiMn_2O_4$ has been synthesized by solid-state reaction. $LiMn_2O_4$ which includes 3 mix $Li_2CO_3$ or $LiNO_3$ and $MnO_2$ prepared by Prelim heating at $350^{\circ}C$ for 24hr. $LiMn_2O_4$ fired at temp range from $600^{\circ}C$ to $800^{\circ}C$ for 48hr. The structure a electrochemical characteristics of spinel $LiMn_2O_2$ wh fabricated by changing sintering condition from st materials are investigated. The spinel $LiMn_2O_4$ prepared by the mixture of L CMD at $800^{\circ}C$ for 48hr showed an initial charge ca of 146mAh/g. The spinel $LiMn_2O_4$ prepared by the m of $LiNO_3$/CMD at $600{\sim}800^{\circ}C$ for 48hr stabilized ch discharge capacity after 50th cycles.

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$LiCoO_2$의 재합성시(再合成時) 전극특성(電極特性)에 미치는 탄소(炭素)의 영향(影響) (Effect of Carbon on Electrode Characteristics of $LiCoO_2$ Resynthesis)

  • 이철경;박정길;손정수
    • 자원리싸이클링
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    • 제16권6호
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    • pp.10-19
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    • 2007
  • 폐리튬이온전지의 리싸이클링을 위하여 폐전지의 기계적 처리에 의한 Co의 농축과 습식처리에 의한 Co의 회수기술이 개발되었다. 전 연구에서는 폐전지 리싸이클링의 부가가치를 향상시키기 위하여 Co 농축 침출액으로부터 양극활물질을 재합성하는 공정으로 citrate precursor combustion법을 제안하고 가능성을 확인하였다. 기존의 전극제조 공정에서는 활물질인 $LiCoO_2$와 첨가제인 탄소의 비중 및 크기 차이로 균일한 혼합이 이루어지지 않으므로 충방전 용량이 이론용량에 비하여 매우 낮고 또한 싸이클이 반복될수록 용량이 크게 감소하는 경향을 보였다. 본 연구에서는 합성된 $LiCoO_2$ 전극특성을 향상시키는 일환으로 합성공정의 개선을 통하여 초미립 $LiCoO_2$을 합성하였으며, 탄소 첨가시 혼합법의 개선에 의하여 우수한 충방전 특성을 갖는 리튬전지용 양극을 개발하였다.