The effects of scale formation of hardness material caused by electrode reactions on the desalination performance of the membrane capacitive deionization (MCDI) were investigated. During the repeated adsorption and desorption process for the influent containing $Ca^{2+}$ ion, changes in effluent concentration and cell potential with respect to the number of adsorption were analyzed. It was found that $OH^-$ generation at the cathode was initiated at about 0.8 V or more of cell potential. In addition, the scale of $Ca(OH)_2$ was formed on the surface of cathode carbon electrode by combining adsorbed $Ca^{2+}$ ions and $OH^-$ ions generated from electrode reaction. As the scale was forming, the electrical resistance of carbon electrode was increasing, which resulted in the decrease of the adsorption amount. In the case of the operation at 1.5 V cell potential, the adsorption was reduced to 58% of the initial adsorption amount due to the scale formation.
In this study, Graphite/Silicon/Carbon (G/Si/C) composites were synthesized to improve the electrochemical properties of Graphite as an anode material of lithium ion battery. The prepared G/Si/C composites were analyzed by XRD, TGA and SEM. Also the electrochemical performances of G/Si/C composites as the anode were performed by constant current charge/discharge, rate performance, cyclic voltammetry and impedance tests in the electrolyte of $LiPF_6$ dissolved inorganic solvents (EC:DMC:EMC=1:1:1 vol%). Lithium ion battery using G/Si/C electrode showed better characteristics than graphite electrode. It was confirmed that as the silicon content increased, the capacity increased but the capacity retention ratio decreased. Also, it was shown that both the capacity and the rate performances were improved when using the Silicon (${\leq}25{\mu}m$). It is found that in the case of 10 wt% of Silicon (${\leq}25{\mu}m$), G/Si/C composites have the initial discharge capacity of 495 mAh/g, the capacity retention ratio of 89% and the retention rate capability of 80% in 2 C/0.1 C.
The most common carbonaceous anode materials of lithium ion batteries (natural graphite, artificial graphite, hard carbon, and mesocarbon microbeads) were utilized as an electrode in lithium ion capacitors. It could be able to enhance the energy density of capacitors due to the intercalation of lithium ion. In this work, the properties of capacitors using the symmetric electrode were measured by organizing coin cell typed capacitors. Also, we made other capacitors having pre-intercalated lithium ions at one side of the electrode. The results of electrochemical measurements for these capacitors show that the storage capacitance was appeared. In other words, if the migration of lithium ions is supplied continuously in the electrolytes, lithium ions can be diffused into the carbonaceous materials. And it results in the improvement of capacitance compared to only using symmetric carbonaceous electrodes. Also, we conducted the same measurement with graphene oxide having a the large specific area in the same condition. Herein, we recognized that the large specific area is extremely important for supercapacitors.
Journal of the Korean Society for Marine Environment & Energy
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v.6
no.3
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pp.45-53
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2003
Discharging untreated bilge to the ocean is a cause of marine pollution. In general, bilge water contains free and/or emulsified forms of oil. Free form of oil can easily be separated by gravimetric flotation and/or proper filtration processes. However, those simple physicochemical processes could not separate emulsified oil without adding proper chemicals. Electrolytic flotation is one of promising technologies able to fulfill the effluent standard requirement, which is below 15 ppm of oil content. In this research, Electrochemical process consisting of electrochemical flotation basin was studied for the treatment of emulsified oil. In order to estimate, the effectiveness of oil separation equipment influent concentration of oil and HRT(Hydraulic retention time) were considered. Also, lab-scale electrochemical process was designed and operated in the condition of various HRT, current density, and electrode gap. Through the research, following results were obtained. From the experiment of bench scale electrochemical treatment process, it was demonstrated that the emulsified oil was treated effectively and the removal efficiency of emulsified oil from wastewater was increased with HRT and current density.
An, Sang-Yong;Kim, Eung-Jin;Yoon, Youn-Saup;Kim, Hee-Jung
Journal of the Korean Electrochemical Society
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v.13
no.2
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pp.128-131
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2010
Graphite sheet electro-deposited with lead was evaluated as a possible candidate for current collectors of lead acid batteries. Cyclic voltammetry was performed on the materials to evaluate the electrochemical properties. The graphite sheet electro-deposited with lead is electrochemically stable in the cathodic potential sweep. However, in the anodic potential sweep, the graphite sheet electro-deposited with lead is electrochemically unstable due to the oxygen evolution and the intercalation of sulfuric acid. Lead acid batteries were prepared by using a graphite sheet and a cast grid as current collectors for anode and performance test using those batteries was carried out. A lead acid battery with graphite sheets showed higher capacity and energy density than a conventional lead acid battery with cast grid.
In order to enhance ultra battery performances, the electrochemical characteristics of nano Pb/AC anode composite was investigated. Through nano Pb adsorption onto activated carbon, nano Pb/AC was synthesized and it was washed under vacuum process. The prepared anode materials was analysed by SEM, BET and EDS. The specific surface area and average pore size of nano Pb/AC composite were $1740m^2/g$ and 1.95 nm, respectively. The negative electrode of ultra battery was prepared by nano Pb/AC dip coating on lead plate. The electrochemical performances of ultra battery were studied using $PbO_2$ (the positive electrode) and prepared nano Pb/AC composite (the negative electrode) pair. Also the electrochemical behaviors of ultra battery were investigated by charge/discharge, cyclic voltammetry, impedance and rate capability tests in 5 M $H_2SO_4$ electrolyte. The initial capacity and cycling performance of the present nano Pb/AC ultra battery were improved with respect to the lead battery and the AC-coated lead battery. These experimental results indicate that the proper addition of nano Pb/AC into the negative electrode can improve the discharge capacity and the long term cycle stability and remarkably suppress the hydrogen evolution reaction on the negative electrode.
Graphite materials for lithium ion battery anode materials are the most commercially available due to their structural stability and low price. Recently, research efforts have been conducted on carbon coatings by improving side reactions at the edge site of carbon materials. The carbon coating process has classified into a CVD by chemical reaction, wet coating process with solvent and dry coating by mechanical impact. In this paper, the rapid crush/coating process was used to solve the problem of which only few parts of the carbon precursor (pitch) can be used and also environmental problems caused by solvent removal in the wet coating process. When the ratio of needle coke to pitch was 8 : 2 wt%, and the rapid crush/coating process was carried out, it was confirmed that the fracture surface was coated by pitch. The pitch-coated sample was treated at 2400 ℃ and 41.8% improvement in 10C/0.1C rate characteristic was observed. It is considered that the material simply manufactured through the simple crush/coating process can be used as an anode electrode material for a lithium ion battery.
Kim, Bo Ra;Kim, Ji Hong;Kang, Seok Chang;Im, Ji Sun
Applied Chemistry for Engineering
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v.33
no.5
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pp.459-465
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2022
A pitch coating method was proposed for the purpose of improving the electrochemical properties of natural graphite. The synthesis conditions of pitch coating were optimized via measuring electrochemical properties of pitch-coated graphite anodes. As the synthesis temperature increased, the thermal stability was improved in addition to an increase in the softening point and residual carbon weight. However, the synthesis temperature of 430 ℃ resulted in the synthesis of a large amount of NI (NMP Insoluble) due to excessive condensation reaction. As the surface uniformity and coating thickness increased due to high thermal stability, the initial coulombic efficiency and rate capability of the pitch-coated graphite were improved. However, the graphite coated with the pitch containing excessive NI showed lower electrochemical properties than the uncoated graphite. NI had low dispersibility and formed spheres after heat treatment, so it formed the heterogeneous and thicker SEI layer. The optimum conditions for forming a uniform surface and an appropriate coating layer were investigated.
In this study, to improve capacity and cycle stability, the pitch coated nano silicon sheets/CNT composites were prepared through electrostatic bonding of nano silicon sheets and CNT. Silica sheets were synthesized by hydrolyzing TEOS on the crystal planes of NaCl, and then nano silicon sheets were prepared by using magnesiothermic reduction method. To fabricate the nano silicon sheets/CNT composites, the negatively charged CNT after the acid treatment was used to assemble the positively charged nano silicon sheets modified with APTES. THF as a solvent was used in the coating process of PFO pitch. The physical properties of the prepared anode composites were analysed by FE-SEM, XRD and EDS. The electrochemical performances of the synthesized anode composites were performed by current charge/discharge, rate performances, differential capacity and EIS tests in the electrolyte LiPF6 dissolve solvent (EC:DMC:EMC = 1:1:1 vol%). It was found that the anode material with high capacity and stability could be synthesized when high composition of silicon and conductivity of CNT were used. The pitch coated nano silicon sheets/CNT anode composites showed initial discharge capacity of 2344.9 mAh/g and the capacity retention ratio of 81% after 50 cycles. The electrochemical property of pitch coated anode material was more improved than that of the nano silicon sheets/CNT composites.
Transition metal chalcogenides have garnered significant attention as anode materials for sodium-ion batteries due to their high theoretical capacity. Nevertheless, their practical application is impeded by their limited lifespan resulting from substantial volume expansion during cycling and their low electrical conductivity. To tackle these issues, this study devised a solution by synthesizing a nanostructured anode material composed of porous CNT (carbon nanotube) spheres and (Ni,Co)Se2 nanocrystals. By employing spray pyrolysis and subsequent heat treatments, a porous-structured (Ni,Co)Se2-CNT composite microsphere was successfully synthesized, and its electrochemical properties as an anode for sodium-ion batteries were evaluated. The synthesized (Ni,Co)Se2-CNT microsphere possesses a porous structure due to the nanovoids that formed as a result of the decomposition of the polystyrene (PS) nanobeads during spray pyrolysis. This porous structure can effectively accommodate the volume expansion that occurs during repeated cycling, while the CNT scaffold enhances electronic conductivity. Consequently, the (Ni,Co)Se2-CNT anode exhibited an initial discharge capacity of 698 mA h g-1 and maintained a high discharge capacity of 400 mA h g-1 after 100 cycles at a current density of 0.2 A g-1.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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