Lim, Young Rok;Lim, SooA;Park, Jeunghee;Cho, Won Il;Lim, Sang Hoo;Cha, Eun Hee
Journal of the Korean Electrochemical Society
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v.18
no.4
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pp.161-171
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2015
High-yield zinc germanium oxide ($Zn_2GeO_4$) and zinc tin oxide ($Zn_2SnO_4$) nanowires were synthesized using a hydrothermal method. We investigated the electrochemical properties of these $Zn_2GeO_4$ and $Zn_2SnO_4$ nanowires as anode materials of lithium ion battery and sodium ion battery. The $Zn_2GeO_4$ and $Zn_2SnO_4$ nanowires showed excellent cycling performance of the lithium ion battery, with a maximum capacity of 1021 mAh/g and 692 mAh/g after 50 cycles, respectively, with a high Coulomb efficiency of 98 %. For the first time, we examined the cycling performance of $Zn_2GeO_4$ and $Zn_2SnO_4$ nanowires for sodium ion batteries. The maximum capacity is 168 mAh/g and 200 mAh/g after 50 cycles, respectively, with a high Coulomb efficiency of 97%. These nanowires are expected as promising electrode materials for the development of high-performance lithium ion batteries as well as sodium ion batteries.
Components of zinc-air battery and their problems are explained. Energy density of zinc air battery is superior to other commercial ones including Li-ion batteries. Cycle life of the zinc air batteries is poor because of irreversible redox reactions on both electrodes. In order to improve the performance of the zinc air battery, catalysts, passivation, and the new structure of electrodes should be developed to optimize several reactions in an electrode. Multidisciplinary efforts, such as mechanics, corrosion science, composite materials are necessary from the beginning of the research to obtain a meaningful product.
Energy storage/conversion has become crucial not only to meet the present energy demand but also more importantly to sustain the modern society. Particularly, electrical energy storage is critical not only to support electronic, vehicular and load-levelling applications but also to efficiently commercialize renewable energy resources such as solar and wind. While Li-ion batteries are being intensely researched for electric vehicle applications, there is a pressing need to seek for new battery chemistries aimed at stationary storage systems. In this aspect, Zn-ion batteries offer a viable option to be utilized for high energy and power density applications since every intercalated Zn-ion yields a concurrent charge transfer of two electrons and thereby high theoretical capacities can be realized. Furthermore, the simplicity of fabrication under open-air conditions combined with the abundant and less toxic zinc element makes aqueous Zn-ion batteries one of the most economical, safe and green energy storage technologies with prospective use for stationary grid storage applications. Also, Zn-ion batteries are very safe for next-generation technologies based on flexible, roll-up, wearable implantable devices the portable electronics market. Following this advantages, a wide range of approaches and materials, namely, cathodes, anodes and electrolytes have been investigated for Zn-ion batteries applications to date. Herein, we review the progresses and major advancements related to aqueous. Zn-ion batteries, facilitating energy storage/conversion via $Zn^{2+}$ (de)intercalation mechanism.
Transactions on Electrical and Electronic Materials
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v.16
no.3
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pp.135-138
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2015
A manganese dioxide (MnO2) layer and zinc (Zn) layer are used as the cathode and the anode to develop filmtype manganese battery, in which a stack of a MnO2 layer, gel electrolyte, and Zn layer are sandwiched between two plastic layers. This paper describes the chemical equation of swelling control upon the film-type manganese battery. We examined the reduction of hydrogen formation, by using calcium hydroxide Ca(OH)2 as an additive in the electrolyte of film-type manganese battery. The phenomena or an effect of reduced hydrogen gas was proven by cyclic voltammogram, X-ray photoelectron spectra (XPS), and volume of hydrogen formation. The amount of H2 gas generation in the presence of Ca2+ ion was reduced from 4.81 to 4.15 cc/g-zinc (14%), and the corrosion of zinc electrode in the electrolyte was strongly inhibited as time passed.
So-Yeong Lee;So-Yeon Lee;Dae-Hyeon Lee;Ho-Sang Sohn
Journal of Powder Materials
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v.31
no.2
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pp.163-168
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2024
As the demand for lithium-ion batteries for electric vehicles is increasing, it is important to recover valuable metals from waste lithium-ion batteries. In this study, the effects of gas flow rate and hydrogen partial pressure on hydrogen reduction of NCM-based lithium-ion battery cathode materials were investigated. As the gas flow rate and hydrogen partial pressure increased, the weight loss rate increased significantly from the beginning of the reaction due to the reduction of NiO and CoO by hydrogen. At 700 ℃ and hydrogen partial pressure above 0.5 atm, Ni and Li2O were produced by hydrogen reduction. From the reduction product and Li recovery rate, the hydrogen reduction of NCM-based cathode materials was significantly affected by hydrogen partial pressure. The Li compounds recovered from the solution after water leaching of the reduction products were LiOH, LiOH·H2O, and Li2CO3, with about 0.02 wt% Al as an impurity.
So-Yeong Lee;So-Yeon Lee;Dae-Hyeon Lee;Ho-Sang Sohn
Resources Recycling
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v.33
no.1
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pp.15-21
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2024
The demand for electric vehicles powered by lithium-ion batteries is continuously increasing. Recovery of valuable metals from waste lithium-ion batteries will be necessary in the future. This research investigated the effect of reaction temperature on the lithium recovery ratio from hydrogen reduction followed by water leaching from lithium-ion battery NCM-based cathode materials. As the reaction temperature increased, the weight loss ratio observed after initiation increased rapidly owing to hydrogen reduction of NiO and CoO; at the same time, the H2O amount generated increased. Above 602 ℃, the anode materials Ni and Co were reduced and existed in the metallic phases. As the hydrogen reduction temperature was increased, the Li recovery ratio also increased; at 704 ℃ and above, the Li recovery ratio reached a maximum of approximately 92%. Therefore, it is expected that Li can be selectively recovered by hydrogen reduction as a waste lithium-ion battery pretreatment, and the residue can be reprocessed to efficiently separate and recover valuable metals.
Chae-won Kim;Junghee Choi;Jin-Hyeok Choi;Ji-Youn Seo;Gumjae Park
Journal of Electrochemical Science and Technology
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v.14
no.2
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pp.162-173
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2023
Aqueous zinc-ion batteries are considered as promising alternatives to lithium-ion batteries for energy storage owing to their safety and cost efficiency. However, their lifespan is limited by the irreversibility of Zn anodes because of Zn dendrite growth and side reactions such as the hydrogen evolution reaction and corrosion during cycling. Herein, we present a strategy to restrict direct contact between the Zn anode and aqueous electrolyte by fabricating a protective layer on the surface of Zn foil via phosphidation method. The Zn3(PO4)2 protective layer effectively suppresses Zn dendrite growth and side reactions in aqueous electrolytes. The electrochemical properties of the Zn3(PO4)2@Zn anode, such as the overpotential, linear polarization resistance, and hydrogen generation reaction, indicate that the protective layer can suppress interfacial corrosion and improve the electrochemical stability compared to that of bare Zn by preventing direct contact between the electrolyte and the active sites of Zn. Remarkably, MnO2 Zn3(PO4)2@Zn exhibited enhanced reversibility owing to the formation a stable porous layer, which effectively inhibited vertical dendrite growth by inducing the uniform plating of Zn2+ ions underneath the formed layer.
There are several kinds of battery such as zinc-air battery, lithium battery, Manganese dry battery, silver oxide battery, mercury battery, sodium-sulphur battery, lead battery, nickel-hydrogen secondary battery, nickel-cadmium battery, lithium ion battery, alkaline battery, etc. These days it has been widely studied for the recycling technologies of the used battery from view points of economy and efficiency. In this paper, patents on the recycling technologies of the used lithium battery were analyzed. The range of search was limited in the open patents of USA(US), European Union(EP), Japan(JP), and Korea(KR) from 1986 to 2006. Patents were collected using key-words searching and filtered by filtering criteria. The trends of the patents was analyzed by the years, countries, companies, and technologies.
There are several kinds of battery such as zinc-air battery, lithium battery, manganese dry battery, silver oxide battery, mercury battery, sodium-sulphur battery, lead battery, nickel-hydrogen secondary battery, nickel-cadmium battery, lithium ion battery and alkaline battery, etc. These days it has been widely studied for the recycling technologies of the used battery from view points of economy and efficiency. In this paper, patents on the recycling technologies of the used manganese dry battery were analyzed. The range of search was limited in the open patents of USA (US), European Union (EP), Japan (JP), and Korea (KR) from 1986 to 2006. Patents were collected using key-words searching and filtered by filtering criteria. The trends of the patents were analyzed by the years, countries, companies, and technologies.
$ZnMn_2O_4$ has been prepared by a mechanochemical process using a mixture of $Mn_2O_3$ and ZnO as starting materials, and investigated as a possible anode material for lithium-ion batteries. The phase evolution and morphologies of the ball-milled and annealed powders are characterized by X-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscopy (SEM) with energy dispersive microanalysis (EDX), respectively. The solid-state reaction for the formation of $ZnMn_2O_4$, under the given experimental conditions, is achieved in a short time (30 min), and the prepared samples exhibit excellent electrochemical performances including an enhanced initial coulombic efficiency, high reversible capacity, and stable capacity retention with cycling.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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