Choi, Jin Hyeok;Kwon, Soon-Jong;Lim, Jungho;Lim, Ji-Hun;Lee, Sung-Eun;Park, Kwangyong
KEPCO Journal on Electric Power and Energy
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v.6
no.4
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pp.461-466
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2020
There are many application fields of electrical energy storage such as load shifting, integration with renewables, frequency or voltage supports, and so on. Especially, the frequency regulation is needed to stabilize the electric power system, and there have to be more than 1 GW as power reserve in Korea. Ni-rich layered oxide cathode materials have been investigated as a cathode material for Li-ion batteries because of their higher discharge capacity and lower cost than lithium cobalt oxide. Nonetheless, most of them have been investigated using small coin cells, and therefore, there is a limit to understand the deterioration mode of Ni-rich layered oxides in commercial high energy Li-ion batteries. In this paper, the pouch-type 20 Ah-scale Li-ion full cells are fabricated using Ni-rich layered oxides as a cathode and graphite as an anode. Above all, two test conditions for the application of frequency regulation were established in order to examine the performances of cells. Then, the electrochemical performances of two types of Ni-rich layered oxides are compared, and the long-term performance and degradation mode of the cell using cathode material with high nickel contents among them were investigated in the frequency regulation conditions.
Journal of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers
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v.11
no.9
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pp.727-732
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1998
Ag-deposited graphite powder was prepared by a chemical reduction method of metal particles onto graphite powder. X-ray diffraction observation of Ag-deposited graphite powder revealed that silver existed in a metallic state, but not in an oxidized one. From SEM measurement, ultrafine silver particles were highly dispersed on the surface of graphite particles. Cylindrical lithium ion secondary battery was manufactured using Ag-deposited graphite anodes and $LiCoO_2$ cathodes. The cycleability of lithium ion secondary battery using Ag-deposited graphite anodes was superior to that of original graphite powder. The improved cycleability may be due to both the reduction of electric resistance between electrodes and the highly durable Ag-graphite anode.
The use of lithium-ion batteries increases significantly with the rapid spread of electronic devices and electric vehicle and thereby an increase in the amount of waste batteries is expected in the near future. Therefore, studies are continuously being conducted to recover various resources of cathode active material (Ni, Co, Mn, Li) from waste battery. In order to recover the cathode active material, black mass is generally recovered from waste battery. The general process of recovering black mass is a waste battery collection - discharge - dismantling - crushing - classification process. This study focus on the crushing/classification process among the processes. Specifically, the particle size distribution of various samples at each crushing/classification step were evaluated, and the particle shape of each particle fraction was analyzed with a microscope and SEM (Scanning Electron Microscopy)-EDS(Energy Dispersive Spectrometer). As a result, among the black mass particle, fine particle less than 74 ㎛ was the mixture of cathode and anode active material which are properly liberated from the current metals. However, coarse particle larger than 100 ㎛ was present in a form in which the current metal and active material were combined. In addition, this study developed a PBM(Population Balance Model) system that can simulate two-species mixture sample with two different crushing properties. Using developed model, the breakage parameters of two species was derived and predictive performance of breakage distribution was verified.
Kim, Ke-Tack;Kam, Dae-woong;Nguyen, Cao Cuong;Song, Seung-Wan;Kostecki, Robert
Bulletin of the Korean Chemical Society
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v.32
no.8
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pp.2571-2576
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2011
Surface film formation on $Li(Ni_{1/3}Co_{1/3}Mn_{1/3})O_2$ cathodes upon oxidation of electrolyte during electrochemical cycling was investigated. Information on the important factors for film formation on the cathode can facilitate the design of additives that improve the properties of the cathode. Pyrazole is added to the electrolyte because it is readily oxidized to form a surface film on the cathode. The results of differential scanning calorimetry and Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) showed that the active material played a dominant role in the interfacial film formation with the electrolyte. Carbon black played a negligible role in the surface film formation.
Choi, Jaecheol;Son, Bongki;Ryou, Myung-Hyun;Kim, Sang Hern;Ko, Jang Myoun;Lee, Yong Min
Journal of Electrochemical Science and Technology
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v.4
no.1
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pp.27-33
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2013
The consequences of electrode density and thickness for electrochemical performance of lithium-ion cells are investigated using 2032-type coin half cells. While the cathode composition is maintained by 90:5:5 (wt.%) with $LiCoO_2$ active material, Super-P electric conductor and polyvinylidene fluoride polymeric binder, its density and thickness are independently controlled to 20, 35, 50 um and 1.5, 2.0, 2.5, 3.0, 3.5 g $cm^{-3}$, respectively, which are based on commercial lithium-ion battery cathode system. As the cathode thickness is increased in all densities, the rate capability and cycle life of lithium-ion cells become significantly worse. On the other hand, even though the cathode density shows similar behavior, its effect is not as high as the thickness in our experimental range. This trend is also investigated by cross-sectional morphology, porosity and electric conductivity of cathodes with different densities and thicknesses. This work suggests that the electrode density and thickness should be chosen properly and mentioned in detail in any kinds of research works.
The purpose of this study is to research and develop polymer secondary battery. This paper describes the first discharge characteristics of PAn/Li-Al secondary battery. PAn was prepared in $HBF_4$ aqueous solution by galvanostatic electropolymerization and then used as cathode active material. PAn/Li-Al secondary battery was prepared in 2025 coin type. Characteristics of this battery are summarized as follows. ${\bullet}$ Open curcuit voltage and discharge end voltage was 3.5V and 2.9V, respectively. ${\bullet}$ The ratio of electricities in discharge to theoretical electricities in all undoping of PAn cathode was 56% at constant current discharge of 1mA. ${\bullet}$ The capacity density, energy density and maximum power density per weight of PAn electroactive material were 56.1Ah/kg, 168.4Wh/kg and 16.9kW/kg, respectively.
Manganese dioxide ($MnO_2$) is one of the most important cathode materials used in both aqueous and non-aqueous batteries. The $MnO_2$ polymorph that is used for lithium primary batteries is synthesized either by electrolytic (EMD-$MnO_2$) or chemical methods (CMD-$MnO_2$). Commonly, electrolytic manganese dioxide (EMD) is used as a cathode mixture material for dry-cell batteries, such as a alkaline batteries, zinc-carbon batteries, rechargeable alkaline batteries, etc. The characteristics of lithium/manganese-dioxide primary cells fabricated with EMD-$MnO_2$ powders as cathode were compared as a function of the parameters of a manufacturing process. The flexible primary cells were prepared with EMD-$MnO_2$, active carbon, and poly vinylidene fluoride (PVDF) binder (10 wt.%) coated on an Al foil substrate. A cathode sheet with micro-porous showed a higher discharge capacity than a cathode sheet compacted by a press process. As the amount of EMD-$MnO_2$ increased, the electrical conductivity decreased and the electrical capacity increased. The cell subjected to heat-treatment at $200^{\circ}C$ for 1 hr showed a high discharge capacity. The flexible primary cell made using the optimum conditions showed a capacity and an average voltage of 220 mAh/g and 2.8 V, respectively, at $437.5{\mu}A$.
Journal of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers
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v.20
no.5
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pp.421-424
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2007
Thermal behavior of $Li_{1-x}CoO_2$ has been investigated employing DSC (Differential Scanning calorimetry) and TGA (Thermogravimetry Analyzer), and the crystal parameters were calculated from XRD (X-ray diffraction).for the commercial rectangular pouch cell(1000 mAh).The cathode materials coated over aluminium foil current collector is made up of a blend consisting of active material $LiCoO_2$(size $20\;{\mu}m$, 94 wt%), conducting material super p black (SPB, 3 wt%) and binder polyvinylidene fluoride (PVDF, 3 wt%). The anode is a mix consisting of carbon (92 wt%) and PVDF(8 wt%) coated over copper foil. The cells for the experiments were first preconditioned by cycling three times and stabilized at OCV=3.0, 3.5, 4.2, 4.35 and 4.5 V. The stabilized cathode material was used for thermal and crystal parameter investigations.
Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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1996.05a
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pp.273-276
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1996
Polyphenylenediamine(PPD) film was prepared with dimethylsulfoxide after the synthesis of PPD by chemical polymerization. The molecular structure of conductive polymer synthesized were discussed by using SEM, FT-IR, NMR. The electrical conductivity measurements were carried out at room temperature. The electrical conductivity which was obtained from electrical instrument was 1.98${\times}$10$\^$-2/ S/cm at ambient temperature.
Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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1993.05a
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pp.79-84
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1993
This paper describes the development of lithium rechargeable cell. $LiCoO_2$ is recently recognized as a suitable cathode active material of a high voltage, high energy lithium rechargeable batteries because $Li^+$ ion can be electrochemically deintercalated/intercalated from/to $Li_xCoO_2$. The transition metal oxide of $LiCoO_2$ was investigated for using as a cathode active material of 4V class Li rechargeable cell. $LiCoO_2$ cathode was prepared by using a active material of 85 wt%, graphite powder of 12 wt% as a conductor and poly-vinylidene fluoride of 3 wt% as a binder. The electrochemical and charge/discharge properties of $LiCoO_2$ were investigated by cyclic voltammetry and galvanostatic charge/discharge. The open circuit voltage of prepared $LiCoO_2$ electrode exhibited approximately. potential range between 3.32V and 3.42V. During the galvanostatic charge/discharge, $LiCoO_2/Li$ cell showed stable cycling behavior at scan rate of 1mV/sec and potential range between 3.6V and 4.2V. Also its coulombic efficiency as function of cycling was 81%~102%. In this study the $LiCoO_2/Li$ cell showed the available discharge capacity of 90.1 mAh/g at current density of $1mA/cm^2$ and cell discharge voltage range between 3.6V~4.2V.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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