As the size of market for electric vehicles and energy storage systems grows, the demand for lithium-ion batteries (LIBs) is increasing. Currently, commercial LIBs are fabricated with liquid electrolytes, which have some safety issues such as low chemical stability, which can cause ignition of fire. As a substitute for liquid electrolytes, solid electrolytes are now being extensively studied. However, solid electrolytes have disadvantages of low ionic conductivity and high resistance at interface between electrode and electrolyte. In this study, Li7La3Zr2O12 (LLZO), one of the best ion conducting materials among oxide based solid electrolytes, is fabricated through RF-sputtering and various electrochemical properties are analyzed. Moreover, the electrochemical properties of LLZO are found to significantly improve with co-sputtered Li2O. An all-solid thin film battery is fabricated by introducing a thin film solid electrolyte and an Li4Ti5O12 (LTO) cathode; resulting electrochemical properties are also analyzed. The LLZO/Li2O (60W) sample shows a very good performance in ionic conductivity of 7.3×10-8 S/cm, with improvement in c-rate and stable cycle performance.
Solid oxide electrolytes of the MCe1-xGdxO3-x/2 (M: Ba, Mg. x=0.0-0.20) system were prepared using powders synthesized by the "liquid mix" method and calcined from the cross-linked polyacrylic polymer. The specimens were analyzed using XRD and SEM with EDX, and the sintering behavior of the electrolytes and their electrical conductivity were also studied. Although Mg-cerate is relatively inferior to Ba-cerate in the sinterability and chemical homogenity(EDX analysis data), both the Ba- and the Mg-cerate electrolytes at 80$0^{\circ}C$ show their maximum conductivities at x=0.10 and their values are in the same order of magnitude, i.e., 3.5$\pm$0.17.10-2(ohm.cm)-1.ohm.cm)-1.
Technologies for lithium secondary batteries are now increasingly expanding to simultaneously improve the safety and higher energy and power densities of large-scale battery systems, such as electric vehicles and smart-grid energy storage systems. Next-generation lithium batteries, such as lithium-sulfur (Li-S) and lithium-air (Li-O2) batteries by adopting solid electrolytes and lithium metal anode, can be a solution for the requirements. In this analysis of battery technology trends, solid electrolytes, including polymer (organic), inorganic (oxides and sulfides), and their hybrid (composite) are focused to describe the electrochemical performance achievable by adopting optimal components and discussing the interfacial behaviors that occurred by the contact of different ingredients for safe and high-energy lithium secondary battery systems. As next-generation rechargeable lithium batteries, Li-S and Li-O2 battery systems are briefly discussed coupling with the possible use of solid electrolytes. In addition, Electronics and Telecommunications Research Institutes achievements in the field of solid electrolytes for lithium rechargeable batteries are finally introduced.
ion conducting polymers have been extensively investigated because of their potential application as an electrolyte in solid state batteries [1]. Among the polymer electrolytes, solid polymer electrolytes (SPEs) composed of ion conducting polymer and alkali metal salt have many advantages such as high ionic conductivity, high energy density and light weight. This made them suitable replacement for liquid electrolytes. (omitted)
The conventional brick-layer model is not satisfactory either in theory or in practice for the description of dispersive responses of polycrystalline solid electrolytes with current-constriction effects at the grain boundaries. Parallel networks of complex dielectric functions have been shown to successfully describe the AC responses of polycrystalline sodium conductors over a wide temperature and frequency range using only around ten model parameters of well-defined physical significance. The approach can be generally applied to many solid electrolyte systems. The present work illustrates the approach by simulation. Problems of bricklayer model analysis are demonstrated by fitting analysis of the simulated data under experimental conditions.
Kim, Y.H.;Cheruvally, G.;Choi, J.W.;Ahn, J.H.;Kim, K.W.;Ahn, H.J.;Song, C.E.;Choi, D.S.
한국고분자학회:학술대회논문집
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한국고분자학회 2006년도 IUPAC International Symposium on Advanced Polymers for Emerging Technologies
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pp.276-276
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2006
The incorporation of room temperature ionic liquids (IL) in poly (ethyleneoxide)-lithium salt (PEO-LiX) based solid polymer electrolytes is presently being studied as an effective means of enhancing the room temperature ionic conductivity of these electrolytes to acceptable levels for use in lithium batteries. In the present study, $PEO_{20}-LiTFSI$ solid polymer electrolyte was blended with three different ionic liquids, namely 1-butyl-3-methylimidazolium bis(trifluoromethanesulfonyl)imide (BMIMTFSI), 1-butyl-3-methylimidazolium tetraflouroborate (BMIMBF4) and 1-butyl-3-methylimidazolium trifluromethanesulfonate ($BMIMCF_{3}SO_{3}$). The incorporation of all these ILs resulted in the enhancement of ionic conductivity, the effect being more pronounced at lower temperatures. Electrochemical properties of the blended electrolytes were studied by cyclic voltammetry, linear sweep voltammetry and interfacial resistance measurements. The optimum results were obtained with the blending of BMIMTFSI in the solid polymer electrolyte.
Recently, the use of stable lithium nanostructures as substrates and electrodes for secondary batteries can be a fundamental alternative to the development of next-generation system semiconductor devices. However, lithium structures pose safety concerns by severely limiting battery life due to the growth of Li dendrites during rapid charge/discharge cycles. Also, enabling long cyclability of high-voltage oxide cathodes is a persistent challenge for all-solid-state batteries, largely because of their poor interfacial stabilities against oxide solid electrolytes. For the development of next-generation system semiconductor devices, solid electrolyte nanostructures, which are used in high-density micro-energy storage devices and avoid the instability of liquid electrolytes, can be promising alternatives for next-generation batteries. Nevertheless, poor lithium ion conductivity and structural defects at room temperature have been pointed out as limitations. In this study, a low-dimensional Graphene Oxide (GO) structure was applied to demonstrate stable operation characteristics based on Li+ ion conductivity and excellent electrochemical performance. The low-dimensional structure of GO-based solid electrolytes can provide an important strategy for stable scalable solid-state power system semiconductor applications at room temperature. The device using uncoated bare NCA delivers a low capacity of 89 mA h g-1, while the cell using GO-coated NCA delivers a high capacity of 158 mA h g−1 and a low polarization. A full Li GO-based device was fabricated to demonstrate the practicality of the modified Li structure using the Li-GO heterointerface. This study promises that the lowdimensional structure of Li-GO can be an effective approach for the stabilization of solid-state power system semiconductor architectures.
Metal Complexes in Macromolecules Applications of Polymer Electrolyte Membranes Facilitated Transport in Solid State Roles of Electrolytes in Solar Cells - Electrolytes :ㆍI- and $I_3$-conductor ㆍelectron barrier or hole conductor ㆍelectrochemical redox reaction media ㆍinterfacial contactor for dye, $TiO_2$ and electrode ㆍmechanical separator (omitted)
Solid oxide fuel cell (SOFC) have attracted much attention due to clean, efficient and environmental-friendly generation of electricity for next-generation energy conversion devices. Recently, many studies have been reported on improving the performance of SOFC electrodes and electrolytes by applying atomic layer deposition (ALD) process, which has advantages of excellent film quality and conformality, and precise control of film thickness by utilizing its unique self-limiting surface reaction. ALD process with these advantages has been shown to provide functional ceramic interfaces for SOFC electrodes and electrolytes. In this article, recent examples of successful functionalization and stabilization on SOFC electrodes and electrolytes by the application of ALD process for realizing high performance SOFC cells are reported.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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