오늘의 배터리 뉴스

배터리 기술은 계속해서 비약적으로 발전하고 있습니다. 최신 트렌드는 더 오래 지속되고 더 저렴한 가격의 물과 수소 배터리입니다.

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더 오래 지속되고, 더 높은 전력, 더 저렴한 배터리에 대한 연구가 전 세계 실험실에서 진행되고 있습니다. 리튬이온 배터리는 정말 놀라운 것이지만 충전하는 데 시간이 너무 오래 걸리고 에너지 밀도가 너무 낮으며 화재가 발생하기 쉽습니다. Stellantis의 CEO인 Carlos Tavares를 믿는다면, 그것만으로는 충분하지 않은 것처럼 세상에는 충분하지 않은 원자재에도 의존하고 있습니다.

우리 대부분은 배터리에 대해 일반적인 용어로 이야기할 만큼만 알고 있습니다. 예를 들어 NMC와 LFP가 있습니다. 그러나 전 세계 실험실에서는 모든 종류의 다양한 재료를 사용하여 배터리를 만들고 있습니다. Texas A&M의 연구자들은 코발트와 리튬의 필요성을 제거하는 수성 전극의 사용을 연구하고 있습니다. 두 가지 재료는 현재 주로 미국 이외의 지역에서 얻습니다.

텍사스 A&M 화학 공학 교수 Jodie Lutkenhaus와 화학 조교수 Daniel Tabor는 Nature Materials에 리튬 없는 배터리에 대한 연구 결과를 다음과 같은 눈길을 끄는 제목의 기사로 발표했습니다. "금속이 없는 수성 물질을 위한 비공액 라디칼 폴리머에서 전해질의 역할 에너지 저장 전극."

요약하자면, 연구진은 "산화환원 활성 비공액 라디칼 폴리머는 폴리머의 높은 방전 전압과 빠른 산화환원 역학 때문에 금속이 없는 수성 배터리의 유망한 후보입니다. 그러나 에너지 저장 메커니즘에 대해서는 알려진 바가 거의 없습니다. 이러한 고분자는 수용액 환경에서 전자, 이온, 물 분자의 동시 이동으로 인해 반응 자체가 복잡하고 해결하기 어렵습니다….놀랍게도 전해질에 따라 용량이 최대 1,000%까지 달라질 수 있습니다. 이온은 더 나은 동역학, 더 높은 용량 및 더 높은 순환 안정성을 가능하게 합니다."

Lutkenhaus는 텍사스 A&M 블로그 게시물에서 "수성 배터리이기 때문에 더 이상 배터리 화재가 발생하지 않을 것입니다. 앞으로 재료 부족이 예상되면 리튬 이온 배터리 가격이 크게 올라갈 것입니다. 이 대안이 있다면 배터리의 경우, 우리는 이곳 미국에서 제조할 수 있고 이를 만드는데 필요한 재료가 여기에 있기 때문에 공급이 훨씬 더 안정적인 화학으로 전환할 수 있습니다."

그녀는 수성 배터리가 양극, 전해질, 양극으로 구성되어 있다고 설명했습니다. 음극과 양극은 에너지를 저장할 수 있는 고분자이고, 전해질은 유기염이 섞인 물이다. 전해질은 전극과의 상호작용을 통해 이온 전도 및 에너지 저장의 핵심입니다. "사이클링 중에 전극이 너무 많이 부풀어오르면 전자를 잘 전도할 수 없어 모든 성능을 잃게 됩니다. 부풀어오르는 효과로 인해 전해질 선택에 따라 에너지 저장 용량에 1,000% 차이가 있다고 생각합니다. "

그들의 기사에 따르면, 산화환원 활성, 비공액 라디칼 폴리머(전극)는 폴리머의 높은 방전 전압과 빠른 산화환원 역학 때문에 무금속 수성 배터리의 유망한 후보입니다. 반응은 전자, 이온 및 물 분자의 동시 이동으로 인해 복잡하고 해결하기 어렵습니다.

"이론과 실험은 이러한 물질을 이해하기 위해 밀접하게 협력하는 경우가 많습니다. 이 논문에서 계산적으로 수행하는 새로운 작업 중 하나는 실제로 전극을 여러 충전 상태로 충전하고 주변이 이 충전에 어떻게 반응하는지 확인하는 것입니다." 말했다.

"우리는 시뮬레이션을 미래 시스템으로 확장하고 싶습니다. 그런 종류의 물과 용매 주입을 촉진하는 힘이 무엇인지에 대한 이론을 확증해야 했습니다."라고 그는 덧붙였습니다. "이 새로운 에너지 저장 기술을 통해 리튬이 없는 배터리를 향한 전진이 이루어졌습니다. 우리는 일부 배터리 전극이 다른 전극보다 더 잘 작동하게 만드는 요인에 대한 더 나은 분자 수준의 그림을 갖고 있으며 이는 재료 설계에서 앞으로 나아갈 방향에 대한 강력한 증거를 제공합니다. ."