변전소용 축전지는 변전소 AC 상용전원이 정전되었을 때 직류전원을 중단없이 공급하기 위한 비상용 전원설비로써 대부분의 변전소에서 납축전지를 이용하고 있으나 환경유해 물질 배출, 짧은 수명과 유지보수의 번거로움 등 설비 운영상의 문제점이 있다. 최근 2차전지는 휴대폰, 노트북 등 휴대기기뿐 아니라 전기차, ESS 등 산업분야에 리튬이온축전지의 사용이 확대되며 관심이 높아지고 있는 추세이다. 한전에서는 2008년부터 154kV 용산 등 4개 변전소에 납축전지 대신 리튬이온축전지를 설치하여 시범사용을 지속해 오고 있으며 향후 신설되는 변전소와 축전지 노후교체가 필요한 변전소에는 리튬이온축전지를 적용할 계획이다. 본 논문에서는 기존 변전소용 납축전지의 운영상 문제점 해소와 함께 친환경 고성능, 콤팩트형 2차전지로 각광받고 있는 리튬이온축전지 도입을 통한 변전소 비상전원용 축전지 개발 적용방안에 대해 소개하고자 한다.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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제39권8호
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pp.838-842
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2015
The Li-air battery is a promising candidate for the most energy-dense electrochemical power source because it has 5 to 10 times greater energy storage capacity than that of Li-ion batteries. However, the Li-air cell performance falls short of the theoretical estimate, primarily because the discharge terminates well before the pore volume of the air electrode is completely filled with lithium oxides. Therefore, the structure of carbon used in the air electrode is a critical factor that affects the performance of Li-air batteries. In a previous study, we reported a new class of carbon nanomaterial, named carbon nanoballs (CNBs), consisting of highly mesoporous spheres. Structural characterization revealed that the synthesized CNBs have excellent a meso-macro hierarchical pore structure, with an average diameter greater than 10 nm and a total pore volume more than $1.00cm^3g^{-1}$. In this study, CNBs are applied in an actual Li-air battery to evaluate the electrochemical performance. The formation mechanism and electrochemical performance of the CNBs are discussed in detail.
Recently, molybdenum disulfide (MoS2) nanostructures have been investigated for applications of lithium-ion batteries, solar cell, and gas sensors. In this regard, we have studied atomic and electronic properties of MoS2 nanostructures with adsorbed atoms and molecules using density functional theory calculations. Our calculations reveal that the several atoms such as H, C, N, and F are chemically bound to several sites on the two-dimensional (2D) MoS2 surface. On the other hand, various contamination molecules such as CO, CO2, NO, NO2, and NH3 do not bind to the surface. Next, adsorption of various molecules on the one-dimensional (1D) armchair MoS2 nanoribbon is investigated. Contrary to the case of 2D MoS2 monolayer surface, some molecules (CO and NO) are bound well to the edge of the MoS2 nanoribbon. We find that the molecular states due to adsorption are located near the Fermi level, which makes the band gap narrower. Therefore, we suggest that monolayer MoS2 nanoribbons be used as the gas sensors or detectors.
The demand for energy storage devices capable of operating at high temperatures is increasing. In order to operate at high temperatures, a device must have excellent thermal stability and no risk of explosion. Ionic liquids are electrolytes that satisfy the above conditions, and studies on improving their performance have attracted great interest. Here, we report the results of a study on the fabrication of a supercapacitor that has a composite electrolyte prepared by dispersing fumed silica in an ionic liquid. The fumed silica filler exhibits improved ionic conductivity and lower interfacial resistance. In particular, the silica nanoparticles with diameters of 10 nm exhibit better electrochemical properties than fillers of other diameters and have excellent device performance of 33 times higher than the pristine ionic liquid at high temperatures. This study can be used to improve the electrolytes of electrochemical devices, such as the next generation battery or lithium ion battery.
In this paper, a high efficiency satellite electrical power supply system is proposed. The increased efficiency of the power supply system allows for downscaling of the solar array and battery weight, which are among the most important satellite design considerations. The satellite power supply system comprises two units, namely a generation unit and a storage unit. To increase the efficiency of the solar array, a maximum power point tracker (MPPT) is used in the power generation unit. In order to improve the MPPT performance, a novel algorithm is proposed on the basis of the hill climbing method. This method can track the main peak of the array power curve in satellites with long duration missions under unpredicted circumstances such as a part of the array being damaged or the presence of a shadow. A lithium-ion battery is utilized in the storage unit. An algorithm for calculating the optimal rate of battery charging is proposed where the battery is charged with the maximum possible efficiency considering the situation of the satellite. The proposed system is designed and manufactured. In addition, it is compared to the conventional power supply systems in similar satellites. Results show a 12% increase in the overall efficiency of the power supply system when compared to the conventional method.
직렬로 연결된 리튬 이온 배터리의 안전성을 보장하고 배터리 수명을 늘리기 위해서 셀 전하 균일 회로가 필요하다. 하지만 기존의 전하 균일 회로의 경우 셀 전압을 알아내기 위한 셀 전압 센싱모듈이 필요하게 되고 이는 가격이나 부피적인 측면에서 불리하게 되며, 만약 셀 전압 센싱 모듈을 제거 할 경우 전하 균일 성능이 크게 떨어지게 된다. 본 논문에서는 배터리 팩의 평균전압과 동일한 크기를 가지는 정류된 전압원을 이용한 자동 전하 균일 회로를 제안한다. 제안하는 자동 전하 균일 회로는 양방향 DC/DC 컨버터와 주기적이고 반복적으로 셀 선택을 하는 스위칭 블록을 이용하여 셀 전압 센싱모듈 없이도 우수한 전하 균일을 가능하도록 한다. 그리고 제안된 회로의 동작원리를 설명하고, 8셀 배터리 모듈을 이용한 실험을 통하여 회로의 동작을 검증하였다.
Ghaderi, Ahmad;Nassiraei, Amir A.F;Sanada, Atsushi;Ishii, Kazuo;Godler, Ivan
Journal of Power Electronics
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제8권4호
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pp.291-300
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2008
In this paper power system and drive-train for omni-directional autonomous mobile robots with multiple energy storage units are presented. Because in proposed system, which is implemented in soccer robots, the ability of power flow control from of multiple separated energy storage units and speed control for each motor are combined, these robots can be derived by more than one power source. This capability, allow robot to diversify its energy source by employing hybrid power sources. In this research Lithium ion polymer batteries have been used for main and auxiliary energy storage units because of their high power and energy densities. And to protect them against deep discharge, over current and short circuit, a protection circuit was designed. The other parts of our robot power system are DC-DC converters and kicker circuit. The simulation and experimental results show proposed scheme and extracted equations are valid and energy management and speed control can be achieved properly using this method. The filed experiments show robot mobility functions to perform the requested motion is enough and it has a high maneuverability in the field.
As a part of electro-mechanical totally implantable artificial heart, a transcutaneous energy transmission system has been developed. By mutual magnetic induction between the first coil on the skin and the subcutaneously implanted second coil, the system transfers electrical power through the skin. This research aimed a minimizing the size of the implanted part as well as maximizing the transfer efficiency. When an air gap is 1$\sim$2cm, voltage gain and current gain low and it is hard to transfer energy due to large leakage flux. That is, the required input voltage and input current must be large compared with the output voltage and output current, respectively, This paper research the inverter topology and the control method in order to increase the voltage gain and the current gain. For this purpose, this inverter employs double tune to compensate the large leakage inductance of primary and secondary of the transcutaneous transformer. And the output energy of transcutaneous energy transmission system supply for Lithium-ion battery charger.
Reaction energies were determined for reductive ring-opening reactions of Li$^+$-coordinated ethylene carbonate (EC) and vinylene carbonate (VC) by a density functional method. We have also explored the ring-opening of Li$^+$-EC and Li$^+$-VC by reaction with a nucleophile (CH$_3$O$^-$.) thermodynamically. Our thermodynamic calculations led us to conclude that the possible reaction products are CH$_3$OCH$_2$CH$_2$OCO$_2$Li (O$_2$-C$_3$ cleavage) for Li$^+$-EC +CH$_3$O$^-$., and CH$_3$OCHCHOCO$_2$Li (O$_2$-C$_3$ cleavage) and CH$_3$OCO$_2$CHCHOLi (C$_1$-O$_2$ cleavage) for Li$^+$-VC +CH$_3$O$^-$.. The opening of VC would occur at the C$_1$-O$_2$ side by a kinetic reason, although the opening at the O$_2$-C$_3$ side is more favorable thermodynamically.
DTET(Dual Transcutaneous Energy Transmission System) is the stable power transferring unit for TAH(Total Artificial Heart) which uses more power than any other artificial organ. It has better efficiency and safety than an ordinary single TET. By reducing the load, it can reduce the change of supplying current for each single TET and it causes the lower change of efficiency. The increment of magnetic flux in coils enables delivering power through thick skin. It can enable internal batteries remove when will be used in a failure of TET, for a lithium ion battery has heavier weight than TET. A DTET should be studied the effect between each coils that generate magnetic flux. It should be compared the advantage with the weakness when it is used.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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