Sodium ion batteries based on the more sodium source reserve than that of lithium have been designed as promising alternatives to lithium ion batteries. However, several problems including unsatisfied specific capacity and serious cyclic stability must be solved before the reality. One of the effective approaches to solve the abovementioned problems is to search for suitable anode materials. In this work, we designed and prepared $FeSe_2$ nanoflakes via a simple hydrothermal method which can be adjusted in composition by Fe precursor. As a potential anode for sodium storage, the optimized $FeSe_2$ electrode was further evaluated in different electrolytes of $NaClO_4$ in propylene carbonate/fluoroethylene carbonate and $NaCF_3SO_3$ in diethylene glycol dimethyl ether. The capacity was about $470mAh\;g^{-1}$ and $535mAh\;g^{-1}$ at $0.5A\;g^{-1}$, respectively, in the voltage between 0.5 V and 2.9 V in the cycle of stabilization phase. Superior performance both in capacity and in stability was obtained in ether-based electrolyte, which affords the property without plugging the intermediates of transition metal dichalcogenides during charge/discharge processes.
Journal of the Korean Crystal Growth and Crystal Technology
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v.33
no.6
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pp.203-209
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2023
Cobalt sulfide nanocomposites were synthesized through a simple hydrothermal method as anode materials for sodium ion batteries (SIBs). In this work, a cobalt sulfide nanoparticle (CoS-NF) and a cobalt sulfide nanocomposite integrated with reduced graphene oxide (CoS@G-NC) were fabricated for electrochemical energy storage performance of battery. The as-prepared CoS@G-NC electrode exhibited reversible and stable cycle performance (62 % after 30 cycles at current density of 200 mA g-1). The improved electrochemical property was attributed to the small grain growth and uniform distribution of cobalt sulfide during synthesis, which maximized the diffusion pathway for sodium ions and effectively suppressed the delamination and volume expansion of cobalt sulfide during the conversion reaction. The results provide promising anode materials for next-generation SIBs.
Kim, Dae-Weon;Park, Il-Jeong;Ahn, Nak-Kyoon;Jeong, Hang-Chul;Jung, Soo-Hoon;Choi, Joong-Yup;Yang, Dae-Hoon
Resources Recycling
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v.27
no.4
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pp.36-43
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2018
In order to recycle waste nickel-cadmium batteries, cadmium was selectively removed by ion substitution reaction so that cadmium and nickel could be separated efficiently. The electrode powder obtained by crushing the electrode in the waste nickelcadmium battery was leached with sulfuric acid. The cadmium in the nickel-cadmium solution was precipitated with cadmium sulfide by the addition of sodium sulfide. Ion substitution experiments were carried out under various conditions. At the optimum condition with pH = -0.1 and $Na_2S/Cd=2.3$ at room temperature, the residual Cd in the solution was about 100 ppm, and most of it was precipitated with CdS.
Yoo, Seong Tae;Yoon, Seung Ju;Kang, Jeong Min;Kim, Haebeen;Ryu, Ji Heon
Journal of the Korean Electrochemical Society
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v.23
no.1
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pp.11-17
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2020
The Prussian blue analogues of Fe2(CN)6 and NaxFe2(CN)6 are prepared by precipitation method and evaluated the electrochemical characteristics as positive electrode materials for lithium-ion batteries (LIBs) because of their low cost. Fe2(CN)6 shows a low reversible capacity of 34.6 mAh g-1, whereas sodium-containing NaxFe2(CN)6 exhibits a reversible capacity of 107.5 mAh g-1 when the discharge process proceeds first. When charging is first carried out to remove sodium in the structure, the reversible capacity of 114.1 mAh g-1 is achieved and the cycle performance is further improved. In addition, Nax-Fe2(CN)6 is synthesized at 0℃, room temperature (RT), and 60℃, respectively. Regardless of the synthesis temperature, NaxFe2(CN)6 shows similar initial reversible capacity, but the crystallite size is formed smaller and improved cycle performance when synthetic temperature is lower. The sample synthesized at 0℃ shows a reversible capacity of 86.4 mAh g-1 at the 120th cycle and maintains 76.8% of the initial capacity.
Moon, Hye Sook;Lee, Ji Hye;Kwon, Soonchul;Kim, Il Tae;Lee, Seung Geol
Carbon letters
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v.16
no.2
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pp.116-120
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2015
We investigated the adsorption of Na on graphene and graphene oxide, which are used as anode materials in sodium ion batteries, using density functional theory. The adsorption energy for Na on graphene was -0.507 eV at the hollow sites, implying that adsorption was favorable. In the case of graphene oxide, Na atoms were separately adsorbed on the epoxide and hydroxyl functional groups. The adsorption of Na on graphene oxide-epoxide (adsorption energy of -1.024 eV) was found to be stronger than the adsorption of Na on pristine graphene. However, the adsorption of Na on graphene oxide-hydroxyl resulted in the generation of NaOH as a by-product. Using density of states (DOS) calculations, we found that the DOS of the Na-adsorbed graphene was shifted down more than that of the Na-adsorbed graphene oxide-epoxide. In addition, the intensity of the DOS around the Fermi level for the Na-adsorbed graphene was higher than that for the Na-adsorbed graphene oxide-epoxide.
Two types of sodium cobalt pyrophosphates, triclinic Na3.12Co2.44(P2O7)2 and orthorhombic Na2CoP2O7, are compared as high-voltage cathode materials for Na-ion batteries. Na2CoP2O7 shows no electrochemical activity, delivering negligible capacity. In contrast, Na3.12Co2.44(P2O7)2 exhibits good electrochemical performance, such as high redox potential at ca. 4.3 V (vs. Na/Na+) and stable capacity retention over 50 cycles, although Na3.12Co2.44(P2O7)2 delivered approximately 40 mA h g-1. This is attributed to the fact that Na2CoP2O7 (~3.1 Å) has smaller diffusion channel size than Na3.12Co2.44(P2O7)2 (~4.2 Å). Moreover, the electrochemical performance of Na3.12Co2.44(P2O7)2 is examined using Na cells and Li cells. The overpotential of Na cells is smaller than that of Li cells. This is due to the fact that Na3.12Co2.44(P2O7)2 has a smaller charge transfer resistance and higher diffusivity for Na+ ions than Li+ ions. This implies that the large channel size of Na3.12Co2.44(P2O7)2 is more appropriate for Na+ ions than Li+ ions. Therefore, Na3.12Co2.44(P2O7)2 is considered a promising high-voltage cathode material for Na-ion batteries, if new electrolytes, which are stable above 4.5 V vs. Na/Na+, are introduced.
As demand for electric vehicles increases, the market for lithium-ion batteries is also rapidly increasing. The battery life of lithium-ion batteries is limited, so waste lithium-ion batteries are inevitably generated. Accordingly, lithium was selectively preleached from waste lithium iron phosphate (LiFePO4, hereafter referred to as the LFP) cathode material powder among lithium ion batteries, and iron phosphate (FePO4) powder was recovered. The recovered iron phosphate powder was mixed with alkaline sodium carbonate (Na2CO3) powder and heat treated to confirm its crystalline phase. The heat treatment temperature was set as a variable, and then the leaching rate and powder characteristics of each ingredient were compared after water leaching using Di-water. In this study, lithium showed a leaching rate of approximately 100%, and in the case of powder heat-treated at 800 ℃, phosphorus was leached by approximately 99%, and the leaching residue was confirmed to be a single crystal phase of Fe2O3. Therefore, in this study, lithium, phosphorus, and iron components were individually separated and recovered from waste LFP powder.
Na-β"-Al2O3 has been widely employed as a solid electrolyte for high-temperature sodium (Na) beta-alumina batteries (NBBs) thanks to its superb thermal stability and high ionic conductivity. Recently, a vapor phase conversion (VPC) method has been newly introduced to fabricate thin Na-β"-Al2O3 electrolytes by converting α-Al2O3 into β"-Al2O3 in α-Al2O3/yttria-stabilized zirconia (YSZ) composites under Na+ and O2- dual percolation environments. One of the main challenges that need to be figured out is lowered conductivity due to the large volume fraction of the non-Na+-conducting YSZ. In this study, the effect of lithia addition in the β"-Al2O3 phase on the grain size and ionic conductivity of Na-β"-Al2O3/YSZ solid electrolytes have been investigated in order to enhance the conductivity of the electrolyte. The amount of pre-added lithia (Li2O) precursor as a phase stabilizer was varied at 0, 1, 2, 3, and 4 mol% against that of Al2O3. It turns out that ionic conductivity increases even with 1 mol% lithia addition and reaches 67 mS cm-1 at 350 ℃ of its maximum with 3 mol%, which is two times higher than that of the undoped composite.
The layered $Na_{0.6}Li_{0.6}[Mn_{0.72}Ni_{0.18}Co_{0.10}]O_2$ composite with well crystalized and high specific capacity is prepared by molten-salt method and using the substitution of Na for Li-ion battery. The effects of annealing temperature, time, Na contents, and electrochemical performance are investigated. In XRD analysis, the substitution of Na-ion resulted in the P2-$Na_{2/3}MO_2$ structure ($Na_{0.70}MO_{2.05}$), which co-exists in the $Na_{0.6}Li_{0.6}[Mn_{0.72}Ni_{0.18}Co_{0.10}]O_2$ composites. The discharge capacities of cathode materials exhibited $284mAhg^{-1}$ with higher initial coulombic efficiency.
Smelting reduction of spent lithium-ion batteries results in metallic alloys, slag, and dust containing Li(I). Precipitation of Li2CO3 was performed using the synthetic leachate of the dust. Herein, the effects of the precipitant and addition of non-aqueous solvents on the precipitation of Li(I) were investigated. Na2CO3 was a more effective precipitating agent than (NH4)2CO3 owing to the hydrolysis reaction of dissolved ammonium and carbonate. The addition of acetone or ethanol improved the Li(I) precipitation percentage for both the precipitants. When using (NH4)2CO3, the Li(I) precipitation percentage increased at a solution pH of 12. Under the same conditions, the Li(I) precipitation percentage using Na2CO3 was much higher than that using (NH4)2CO3.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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