현재 가장 상용화된 리튬이온전지는 리튬 매장량의 한계로 인해 점점 늘어나는 수요를 충족시키기 어렵다. 따라서, 대체 가능한 차세대 이온 전지의 연구 개발이 요구되는데, 최근에는 수계아연이온전지 (Aqueous zinc-ion batteries, AZIBs)가 대안적인 시스템으로 고려되고 있다. 아연은 리튬에 비해 가격 경쟁력이 뛰어나며, 아연 이온(Zn2+)은 하나 이상의 전자를 수용할 수 있는 다가 양이온이다. 그러나 더 높은 용량과 ...
현재 가장 상용화된 리튬이온전지는 리튬 매장량의 한계로 인해 점점 늘어나는 수요를 충족시키기 어렵다. 따라서, 대체 가능한 차세대 이온 전지의 연구 개발이 요구되는데, 최근에는 수계아연이온전지 (Aqueous zinc-ion batteries, AZIBs)가 대안적인 시스템으로 고려되고 있다. 아연은 리튬에 비해 가격 경쟁력이 뛰어나며, 아연 이온(Zn2+)은 하나 이상의 전자를 수용할 수 있는 다가 양이온이다. 그러나 더 높은 용량과 가역성을 증가시키기 위해 새로운 양극 소재의 개발이 필수적이다. 본 연구에서는 비정질 α-MnO2, 결정질 α-MnO2, 층상구조 MnO2, Zn3V2O7(OH)2·2H2O, 그리고 FeV3O9·1.2H2O를 AZIBs의 양극 소재로 합성하였다. 이러한 양극 소재들의 전기화학적 특성을 순환 전압 전류법, 정전류식 충·방전, 그리고 ex-situ X-선 회절 분석을 통해 체계적으로 조사하였다. 축전식 탈염(Capacitive deionization, CDI)을 이용한 해수 담수화는 고에너지의 효율을 갖는 간단한 공정으로 알려져 있다. CDI는 양극과 음극에 외부 전압을 가하면, 이온화된 염 이온이 전극 표면의 전기 이중층에 전기적으로 흡착된다. 그러나 탄소 전극을 재생하기 위해 충전(탈염)단계 이후 추가적인 방전 단계가 필요하며, 이는 높은 염 제거 용량을 제한시킨다. 흐름 전극 기반 축전식 탈염 (Flow-electrode capacitive deionization, FCDI)은 기존의 고정된 전극이 아닌 유동 전극을 사용한다. FCDI는 탄소 기반 슬러리 전극을 사용하여 훨씬 더 높은 염 제거 용량을 달성할 수 있으며, 추가적인 방전 과정을 거치지 않고 구동된다. 본 연구에서는 전기화학 임피던스 분광법을 이용하여 FCDI 셀의 전기화학 저항 기여를 특성화하고, 등가 회로 피팅 후 이를 탈염 실험 결과와 비교하였다.
현재 가장 상용화된 리튬이온전지는 리튬 매장량의 한계로 인해 점점 늘어나는 수요를 충족시키기 어렵다. 따라서, 대체 가능한 차세대 이온 전지의 연구 개발이 요구되는데, 최근에는 수계아연이온전지 (Aqueous zinc-ion batteries, AZIBs)가 대안적인 시스템으로 고려되고 있다. 아연은 리튬에 비해 가격 경쟁력이 뛰어나며, 아연 이온(Zn2+)은 하나 이상의 전자를 수용할 수 있는 다가 양이온이다. 그러나 더 높은 용량과 가역성을 증가시키기 위해 새로운 양극 소재의 개발이 필수적이다. 본 연구에서는 비정질 α-MnO2, 결정질 α-MnO2, 층상구조 MnO2, Zn3V2O7(OH)2·2H2O, 그리고 FeV3O9·1.2H2O를 AZIBs의 양극 소재로 합성하였다. 이러한 양극 소재들의 전기화학적 특성을 순환 전압 전류법, 정전류식 충·방전, 그리고 ex-situ X-선 회절 분석을 통해 체계적으로 조사하였다. 축전식 탈염(Capacitive deionization, CDI)을 이용한 해수 담수화는 고에너지의 효율을 갖는 간단한 공정으로 알려져 있다. CDI는 양극과 음극에 외부 전압을 가하면, 이온화된 염 이온이 전극 표면의 전기 이중층에 전기적으로 흡착된다. 그러나 탄소 전극을 재생하기 위해 충전(탈염)단계 이후 추가적인 방전 단계가 필요하며, 이는 높은 염 제거 용량을 제한시킨다. 흐름 전극 기반 축전식 탈염 (Flow-electrode capacitive deionization, FCDI)은 기존의 고정된 전극이 아닌 유동 전극을 사용한다. FCDI는 탄소 기반 슬러리 전극을 사용하여 훨씬 더 높은 염 제거 용량을 달성할 수 있으며, 추가적인 방전 과정을 거치지 않고 구동된다. 본 연구에서는 전기화학 임피던스 분광법을 이용하여 FCDI 셀의 전기화학 저항 기여를 특성화하고, 등가 회로 피팅 후 이를 탈염 실험 결과와 비교하였다.
Currently, the most commercialized lithium-ion batteries (LIBs) cannot meet the growing demand because it has limited lithium reserves. Accordingly, the development of alternative next-generation ion batteries is required. Recently, aqueous zinc-ion batteries (AZIBs) have been considered as an alter...
Currently, the most commercialized lithium-ion batteries (LIBs) cannot meet the growing demand because it has limited lithium reserves. Accordingly, the development of alternative next-generation ion batteries is required. Recently, aqueous zinc-ion batteries (AZIBs) have been considered as an alternative system due to the low price of zinc and higher valency of zinc ions (Zn2+). However, it is necessary to develop novel cathode materials in order to achieve high capacity and reversibility. In this work, we prepared amorphous α-MnO2, crystalline α-MnO2, layered MnO2, Zn3V2O7(OH)2·2H2O, and FeV3O9·1.2H2O for the cathode materials for AZIBs. The electrochemical properties of these cathode have been systematically investigated by cyclic voltammetry, galvanostatic charge-discharge measurements, and ex-situ X-ray diffraction experiments. Water desalination using capacitive deionization (CDI) is high energy efficiency and simple process. When an external voltage is applied to the anode and the cathode, charged salt ions can be separated the electrostatic adsorption onto electric double layer of carbon electrode surface. However, an additional discharging step is required after the charging (desalination) step in order to regenerate the carbon electrode, which limits achieving a higher salt removal capacity. Flow-electrode CDI (FCDI) uses flowable slurry electrodes rather than conventional fixed electrodes. FCDI uses the carbon-based slurry electrode, which enables much higher salt removal capacity, could be achieved without a discharging process. In this presentation, the electrochemical impedance spectroscopy was employed in order to the characterize the contribution of electrochemical resistances of FCDI cell and compared with the results of the desalination experiments.
Currently, the most commercialized lithium-ion batteries (LIBs) cannot meet the growing demand because it has limited lithium reserves. Accordingly, the development of alternative next-generation ion batteries is required. Recently, aqueous zinc-ion batteries (AZIBs) have been considered as an alternative system due to the low price of zinc and higher valency of zinc ions (Zn2+). However, it is necessary to develop novel cathode materials in order to achieve high capacity and reversibility. In this work, we prepared amorphous α-MnO2, crystalline α-MnO2, layered MnO2, Zn3V2O7(OH)2·2H2O, and FeV3O9·1.2H2O for the cathode materials for AZIBs. The electrochemical properties of these cathode have been systematically investigated by cyclic voltammetry, galvanostatic charge-discharge measurements, and ex-situ X-ray diffraction experiments. Water desalination using capacitive deionization (CDI) is high energy efficiency and simple process. When an external voltage is applied to the anode and the cathode, charged salt ions can be separated the electrostatic adsorption onto electric double layer of carbon electrode surface. However, an additional discharging step is required after the charging (desalination) step in order to regenerate the carbon electrode, which limits achieving a higher salt removal capacity. Flow-electrode CDI (FCDI) uses flowable slurry electrodes rather than conventional fixed electrodes. FCDI uses the carbon-based slurry electrode, which enables much higher salt removal capacity, could be achieved without a discharging process. In this presentation, the electrochemical impedance spectroscopy was employed in order to the characterize the contribution of electrochemical resistances of FCDI cell and compared with the results of the desalination experiments.
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