In this study, we introduce a Na β"-alumina composite thick film as a solid electrolyte, to reduce the resistance of electrolyte for a Na/S battery. An alumina/zirconia composite material was used to enhance the mechanical properties of the electrolyte. A solid electrolyte of about 40 ㎛ thick was successfully fabricated through the conversion and tape-casting methods. In order to investigate the effect of the surface treatment process of the solid electrolyte on the battery performance, the electrolyte was polished by dry and wet processes, respectively, and then the Na/S batteries were prepared for analyzing the battery characteristics. The battery with the dry process performed much better than the battery made with the wet process. As a result, the battery manufactured by the dry process showed excellent performance. Therefore, it is confirmed that the surface treatment process of the solid electrolyte has an important effect on the battery capacity and coulombic efficiency, as well as the interface reaction.
High temperature sodium/sulfur battery(Na/S battery) has good electrochemical properties, but, the battery has some problems such as explosion and corrosion at al. because of using the liquid electrodes at high temperature and production of high corrosion. Room temperature sodium/sulfur batteries (NAS batteries) is developed to resolve of the battery problem. To recently, room temperature sodium/sulfur batteries has higher discharge capacity than its of lithium ion battery, however, cycle life of the battery is shorter. Because, the sulfur electrode and electrolyte have some problem such as polysulfide resolution in electrolyte and reaction of anode material and polysulfide. Cycle life of the battery is improved by decrease of polysulfide resolution in electrolyte and block of reaction between anode material and polysulfide. If room temperature sodium/sulfur batteries (NAS batteries) with low cost and high capacity improves cycle life, the batteries will be commercialized batteries for electric storage, electric vehicle, and mobile electric items.
The sodium/sulfur(Na/S) battery has many advantages such as high theoretical specific energy(760Wh/kg), and low material cost based on the abundance of electrode material in the earth. It has been reported that the electrochemical properties of sodium/sulfur cell above $300^{\circ}C$, utilized a solid ceramic electrolyte and liquid sodium and sulfur electrodes. A lot of researches have been performed in this field. Recently, Na/S battery system was applied for electricity storage system for load-leveling. One of severe problems of sodium/sulfur battery was high operating temperature above $300^{\circ}C$, which could induce the explosion and corrosion by molten sodium, sulfur and polysulfides. In order to develop sodium battery operated at low temperature, sodium ion battery has been studied using carbon anode, and sodium oxides cathodes. However, the energy densities of the sodium ion batteries were much lower than high temperature sodium/sulfur cell. In this study, the sodium/sulfur battery with 1M $NaCF_3SO_3$ is tested at room temperature. The charge-discharge mechanism was discussed based on XRD, DSC, SEM and EDS results.
나트륨 유황전지(NAS)는 대용량 에너지 저장시스템(energy storage system, ESS) 중 하나로서, 최근 풍력에너지, 태양에너지, 해양에너지 등 그린재생에너지의 사용증가로 ESS에 대한 수요가 급증함에 따라 NAS 전지에 대한 관심이 고조되고 있다. NAS 전지는 에너지 밀도가 높고(납 축전지밀도의 3배), 사이클 수명이 길고, 자가방전이 없어 대용량 전력저장 시스템에 적합하다. NAS 전지는 양극으로 황(Sulfur), 음극으로 나트륨(Na), 고체전해질 및 분리막으로 ${\beta}$"-알루미나($Al_2O_3$)로 구성되어 있고, 양극 활물질인 황은 부도체이기 때문에 도전재인 탄소섬유(carbon felt)에 함침시켜 양극으로 사용해야 함으로, 양극재 구성 및 특성은 전지성능에 상당한 영향을 미치게 된다. 따라서 본 논문에서는 NAS 전지의 구성, 다황화나트륨($Na_2S_x$, 방전생성물) 및 양극재의 특성, 전지 성능에 미치는 영향인자들에 대해서 알아보고자 한다.
대용량 전력저장용 황화나트륨 기반의 전지를 개발함에 있어서 베타 알루미나 고체 전해질 튜브와 알파 알루미나 셀 캡 간의 물리적 접합을 위해서는 세라믹-세라믹 접합용 씰링 글라스 후막 페이스트가 필요하다. 본고에서는 글라스 프릿 분말의 입도, 열처리 조건이 씰링 글라스의 열처리 후 미세구조 특히 기공율과 그 분포에 미치는 영향을 연구하였다. 씰링 글라스 분말의 입자가 클수록 열처리 후의 글라스의 미세 조직상에서의 기공율 및 기공의 수가 감소하였으며, 열처리 온도가 증가 할수록 기공의 수가 감소하는 반면 기공의 크기는 증가함을 확인하였다. 이로써 글라스 씰란트의 제조에 있어서, 글라스 페이스트용 글라스 프릿 분말의 입자 크기와 씰링 열처리 온도의 적절한 선정에 의해 글라스 씰링부의 미세구조에서 기공율과 기공의 분포 및 기공의 수를 제어할 수 있음을 보여주었다.
Mahmoud, Safe ELdeen M.E.;Youssef, Yehia M.;Hassan, I.;Nosier, Shaaban A.
Journal of Electrochemical Science and Technology
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제8권3호
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pp.236-243
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2017
A fixed-bed zinc/nickel redox flow battery (RFB) is designed and developed. The proposed cell has been established in the form of a fixed bed RFB. The zinc electrode is immersed in an aqueous NaOH solution (anolyte solution) and the nickel electrode is immersed in the catholyte solution which is a mixture of potassium ferrocyanide, potassium ferricyanide and sodium hydroxide as the supporting electrolyte. In the present work, the electrode area has been maximized to $1500cm^2$ to enforce an increase in the energy efficiency up to 77.02% at a current density $0.06mA/cm^2$ using a flow rate $35cm^3/s$, a concentration of the anolyte solution is $1.5mol\;L^{-1}$ NaOH and the catholyte solution is $1.5mol\;L^{-1}$ NaOH as a supporting electrolyte mixed with $0.2mol\;L^{-1}$ equimolar of potassium ferrocyanide and potassium ferricyanide. The outlined results from this study are described on the basis of battery performance with respect to the current density, velocity in different electrolytes conditions, energy efficiency, voltage efficiency and power of the battery.
This paper describes a Battery Checking & Monitoring System for monitoring battery cell and power system in Uninterruptible Power Supplies(UPS). The system is capable of measuring, in a matter of setting time, float and discharge voltage of up to 240 cells in a single installation, and has the memory capacity to store battery's alarm data information on up to 200 separate sites. This system are easy to maintain and attain cost effectively, so that prepared for meeting the customer's service needs immediately. The system is additionally programmed with a each model, that will enable to accurately determine the remain battery capacity in a UPS system following a short discharge test. It is also equipped with remote interrogation and control facilities.
This paper describes the development of Emergency Generator Equipments Diagnosis System for monitoring generator equipments and battery system. This system is capable of measuring on up to 20 separate sites of generator, engine and periphral equipment's. Battery system also capable of measure the setting time, float and discharge voltage of up to 240 cells in a single installation, and has the memory capacity to store battery's alarm data information on up to 200 separate sites. This system are easy to maintain and attain cost effectively, so that prepared for meeting the customer's service needs immediately. The system is additionally programmed with a each model, that will enable to accurately determine the generator equipments and remain battery capacity in a system following a short discharge test. It is also equipped with remote interrogation and control facilities.
This study investigates the viability of using a Na-ion battery with a tin(Sn) anode to mitigate the vulnerability caused by volume changes during discharge and charge cycling. In general, the volume changes of carbon material do not cause any instability during intercalation into its layer structure. Sn has a high theoretical capacity of $847mAh\;g^{-1}$. However, it expands dramatically in the discharge process by alloying Na-Sn, placing the electrode under massive internal stress, and particularly straining the binder over the elastic limit. The repeating strain results in loss of active material and its electric contact, as well as capacity decrease. This paper expands the scope of fabrication of Na-ion batteries with Sn by fabricating the binder as an auxetic structure with a unique feature: a negative Poisson ratio (NPR), which increases the resistance to internal stress in the Na-Sn alloying/de-alloying processes. Electrochemical tests and micrograph images of auxetic and common binders are used to compare dimensional and structural differences. Results show that the capacity of an auxetic-structured Sn electrode is much larger than that of a Sn electrode with a common-structured binder. Furthermore, using an auxetic structured Sn electrode, stability in discharge and charge cycling is obtained.
As development of battery technologies, the installation of Battery Energy Storage System (BESS) increased. The BESS can be used for various purposes such like frequency response, load leveling, and fluctuation mitigation of renewable energy generators. In this paper, three state BESS model is proposed. the BESS model considering charge, discharge and keeping efficiency, and life cycle according to depth of discharge (DOD). Then, the benefit and cost of BESS installed at substation for load leveling are summarized. The economic evaluation of BESS is analyzed using net present values (NPV) analysis. In case study, the NPV analysis of NaS battery system is carried out using the proposed BESS model. Because the result of economic evaluation of BESS using nowadays cost data is not positive, the sensitivity analysis of BESS is conducted by changing the capital cost and energy cost.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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