Kim, Won-Tae;Lee, Eu-Kyung;Cho, Byung-Won;Lee, Joong-Kee;Na, Byung-Ki
Korean Chemical Engineering Research
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v.46
no.6
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pp.1119-1123
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2008
Tin oxide was prepared by microwave heating for anode material of lithium ion battery. The samples were heated at 300, 500 and $700^{\circ}C$ for 3h under flowing oxygen after microwave heating. The effect of microwave heating on the electrochemical performance of the manufactured tin oxide and the reversible capacity performance were investigated. Tin oxide heated at $500^{\circ}C$ showed higher capacity than those at $300^{\circ}C$ and $700^{\circ}C$ under microwave heating condition. Comparing microwave and furnace heating, microwave heating condition showed higher capacity. The discharge capacity after microwave heating and $500^{\circ}C$ heating showed 1,500 mAh/g.
In this study, an experiment is performed to recover the Li in $Li_2CO_3$ phase from the cathode active material NMC ($LiNiCoMnO_2$) in waste lithium ion batteries. Firstly, carbonation is performed to convert the LiNiO, LiCoO, and $Li_2MnO_3$ phases within the powder to $Li_2CO_3$ and NiO, CoO, and MnO. The carbonation for phase separation proceeds at a temperature range of $600^{\circ}C{\sim}800^{\circ}C$ in a $CO_2$ gas (300 cc/min) atmosphere. At $600{\sim}700^{\circ}C$, $Li_2CO_3$ and NiO, CoO, and MnO are not completely separated, while Li and other metallic compounds remain. At $800^{\circ}C$, we can confirm that LiNiO, LiCoO, and $Li_2MnO_3$ phases are separated into $Li_2CO_3$ and NiO, CoO, and MnO phases. After completing the phase separation, by using the solubility difference of $Li_2CO_3$ and NiO, CoO, and MnO, we set the ratio of solution (distilled water) to powder after carbonation as 30:1. Subsequently, water leaching is carried out. Then, the $Li_2CO_3$ within the solution melts and concentrates, while NiO, MnO, and CoO phases remain after filtering. Thus, $Li_2CO_3$ can be recovered.
Electric vehicles (EVs) are spreading rapidly and many counties are promoting hybrid and fully EVs through legislation. Therefore, an increasing amount of lithium ion batteries will reach the end of their usable life and will require effective and sustainable end-of-life management plan which include landfill disposal or incineration. The current research focuses on more sustainable methods such as remanufacturing, reuse and recycling in order to prepare for future battery compositions and provide insights to the need recycling methods to be developed to handle large amounts of batteries sustainably in the near future. The two most prominent material recovery techniques are hydrometallurgy and pyrometallurgy which are explored and assessed on their relative effectiveness, sustainability, and feasibility. Hydrometallurgy is a superior recycling method due to high material recovery and purity, very low emissions, high prevalence of chemical reuse and implementation of environmentally sustainable compounds. Expanding recycling technologies globally should take the research and technologies pioneered by Umicore to establish a sustainable recycling program for end-of-life EVs batteries. Emerging battery technology of Telsa show the most effective designs for high performance batteries includes the use of silicon which is expected to increase capacity of batteries in the future.
Seo, Kwan-Ho;Cho, Kwang-Soo;Yun, In-Sub;Choi, Woo-Hyuk;Hur, Byung-Ki;Kang, Dong-Gug
Elastomers and Composites
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v.45
no.3
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pp.212-216
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2010
The materials of the lithium ion battery gasket require chemical resistance to the electrolyte, electrical insulating, compression set, anti-contamination and heat resistance. To estimate suitability for rubber which has better performance to compression set than PFA, each compound were made with various rubbers, such as EPDM, NBR, FKM, FVMQ, VMQ and we checked the characteristics of each compound. Samples from each compound was deposited in Propylene Carbonate and tested for changing of Hardness and Volume during 1,000 hr with $80^{\circ}C$. EPDM and VMQ showed good performance to chemical resistance to the electrolyte, and also we could get the values over $10^{10}{\Omega}cm$ on volume resistance basis in electrical insulating. EPDM and VMQ were judged as the most suitable material.
Fluorine-doping on the $Li_{1+x}Mn_{1.9-x}Al_{0.1}O_4$ spinel cathode materials is found to alter crystal shape, and enhance initial interfacial reactivity and solid electrolyte interphase (SEI) formation, leading to improved initial coulombic efficiency in the voltage region of 3.3-4.3 V vs. Li/$Li^+$ in the room temperature electrolyte of 1 M $LiPF_6$/EC:EMC. SEM imaging reveals that the facetting on higher surface energy plane of (101) is additionally developed at the edges of an octahedron that is predominantly grown with the most thermodynamically stable (111) plane, which enhances interfacial reactivity. Fluorine-doping also increases the amount of interfacially reactive $Mn^{3+}$ on both bulk and surface for charge neutrality. Enhanced interfacial reactivity by fluorine-doping attributes instant formation of a stable SEI layer and improved initial cyclic efficiency. The data contribute to a basic understanding of the impacts of composition on material properties and cycling behavior of spinel-based cathode materials for lithium-ion batteries.
The structural and electrochemical properties of $Li_{0.99}Ni_{0.46}Mn_{1.56}O_4$ ($Fd{\bar{3}}m$, disordered spinel) cathode material were studied and compared with stoichiometric $LiNi_{0.5}Mn_{1.5}O_4$ ($P4_332$, ordered spinel). First cycle discharge capacity of $Li_{0.99}Ni_{0.46}Mn_{1.56}O_4$ was similar to that of $LiNi_{0.5}Mn_{1.5}O_4$ at C/3 and 1C rate, but cycling performance of $Li_{0.99}Ni_{0.46}Mn_{1.56}O_4$ was better than that of $LiNi_{0.5}Mn_{1.5}O_4$ especially at high rate of 1C. This can be explained by performing synchrotron based in-situ XRD and results of GITT measurements. It is considered that faster lithium ion diffusion in the $Li_{0.99}Ni_{0.46}Mn_{1.56}O_4$ cathode results in the improvement of the rate capability. To study structural changes during cycling, synchrotron in-situ XRD patterns of both the samples were recorded at C/3 and 1C rate. Compared to stoichiometric $LiNi_{0.5}Mn_{1.5}O_4$, disordered $Li_{0.99}Ni_{0.46}Mn_{1.56}O_4$ spinel sample has pseudo one phase behavior and one step phase transition between two cubic phases. So, $LiNi_{0.5}Mn_{1.5}O_4$ would experience a much greater strain and stress, originating from the two phase transitions between three cubic phases and suffer from capacity loss during cycling especially at high rate.
Park, Yong-Jin;Yun, Su-Hwan;Ku, Yo-Cheun;Lee, Dong-Ho
Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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v.37
no.8
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pp.737-743
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2009
Design optimization process and results of Loop Heat Pipe(LHP) using Tabu Search have been presented in this study. An objective of optimization is to reduce a mass of the LHP with satisfying operating temperature of a Lithium Ion battery onboard an aircraft. The battery is assumed to be used as power supply of air borne high energy laser system because of its high specific energy. The analytical models are based on a steady state mathematical model and the design optimization is performed using a Meta Model and Tabu Search. As an optimization results, the Tabu search algorithm guarantees global optimum with small computation time. Due to searching by random numbers, initial value is dominant factor to search global optimum. The optimization process could reduce the mass of the LHP which express the same performance as an published LHP.
Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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2007.11a
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pp.43-44
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2007
SiO and graphite composite has been prepared by adopting high energy ball milling technique. The anode material shows high initial discharge and charge capacity values of 1138 and 568 mAh/g, respectively. Since the materials formed during initial discharge process the nano silicon/$Li_4SiO_3\;and\;Li_2O$ remains as interdependent, it may be expected that the composite exhibiting higher amount of irreversible capacity$(Li_2O)$ will deliver higher reversible capacity. In this study, pretreatment method of constant current-constant voltage (CC-CV) Provided high coulombic efficiency of SiO/C composite electrode removing the greater part of irreversible capacity.
In order to develop a process for the recovery of valuable metals from spent LiBs, solvent extraction experiments were performed to separate Cu(II) and/or Co(II) from synthetic hydrochloric acid solutions containing Li(I), Mn(II), and Ni(II). Commercial amines (Alamine 336 and Aliquat 336) were employed and the extraction behavior of the metals was investigated as a function of the concentration of HCl and extractants. The results indicate that HCl concentration affected remarkably the extraction efficiency of the metals. Only Cu(II) was selectively at 1 M HCl concentration, while both Co(II) and Cu(II) was extracted by the amines when HCl concentration was higher than 5 M, leaving the other metal ions in the raffinate. Therefore, it was possible to selectively extract either Cu(II) or Co(II)/Cu(II) by adjusting the HCl concentration.
Moon, Hyun Seung;Song, Si Jeong;Tran, Thanh Tuan;Lee, Man Seung
Resources Recycling
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v.30
no.6
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pp.36-42
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2021
Spent lithium-ion batteries are treated by reduction-smelting at high temperatures to recover valuable metals. Solvent extraction and precipitation of the HCl leaching solution of reduction-smelted metallic alloys resulted in a filtrate containing Ni(II) and a small amount of Si(IV). Adsorption and precipitation experiments were conducted to recover pure Ni(II) compounds from the filtrate. Si(IV) was selectively loaded onto polyacrylamide, but this method did not efficiently filter the solution due to an increase in viscosity. The addition of Na2CO3 as a precipitant to the filtrate led to the simultaneous precipitation of Ni(II) and Si(IV). However, it was possible to recover nickel oxalate with a purity higher than 99.99% by selectively precipitating Ni(II) with the addition of Na2C2O4 as a precipitant.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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