효율적이고 지속 가능한 에너지 저장에 대한 수요가 최고조에 달하는 시대에 하버드 대학교 공과대학의 획기적인 개발이 배터리 기술 분야에서 새로운 기준을 세웠습니다. 연구진은 최소 6,000회의 충전 및 방전 주기를 견딜 수 있고 단 몇 분 내에 완전히 충전될 수 있는 능력을 자랑하는 새로운 리튬 금속 배터리를 공개했습니다. 이러한 혁신적인 발전은 배터리 사용 방식을 변화시킬 뿐만 아니라 전기 자동차와 같은 산업에서 더욱 실용적인 응용 분야를 위한 길을 열어줍니다.
이 연구의 핵심은 잠재적으로 혁명적인 배터리용 재료에 대한 새로운 통찰력을 제공하는 방법인 리튬 금속 양극을 사용하여 전고체 배터리를 제조하는 것입니다. 최근 "Nature Materials"에 발표된 이 연구는 리튬 금속 양극을 이해하고 활용하는 데 있어 상당한 진전을 이루었습니다. 논문의 저자인 Xin Li는 “리튬 금속 양극 배터리는 배터리의 성배로 간주됩니다. 이는 상업용 흑연 양극 용량의 10배에 달해 잠재적으로 전기 자동차의 주행 거리를 크게 늘릴 수 있습니다. 우리의 연구는 산업 및 상업용 응용 분야에서 보다 실용적인 전고체 배터리를 향한 중요한 단계입니다.”
이러한 배터리를 설계할 때 가장 큰 과제 중 하나는 양극 표면에 수지상 돌기가 형성된다는 것입니다. 이러한 뿌리 모양의 구조는 전해질에서 자라 양극과 음극을 분리하는 장벽을 뚫고 배터리 단락 및 심지어 화재로 이어집니다. 2021년 Li와 그의 팀은 양극과 음극 사이에 다양한 안정성을 지닌 다양한 재료를 삽입하는 다층 배터리를 설계하여 이 문제를 해결했습니다. 이 다층, 다중 재료 설계는 리튬 수상돌기를 완전히 차단하지는 않았지만 침투를 제어하고 억제했습니다.
최근 연구에서 팀은 마이크로미터 크기의 실리콘 입자를 양극에 통합함으로써 더욱 발전했습니다. 이 접근법은 리튬화 반응을 수축시키고 두꺼운 리튬 금속의 균일한 전기도금을 촉진하여 수지상 결정 형성을 효과적으로 방지합니다. 또한, 전기도금 및 박리 공정은 평평한 표면에서 빠르게 이루어질 수 있어 단 10분 만에 배터리를 완전히 충전할 수 있습니다.
실험 단계에서는 대학 연구실에서 생산되는 대부분의 코인 배터리보다 10~20배 더 큰 우표 크기의 파우치 배터리가 만들어졌습니다. 놀랍게도 이 배터리는 6,000사이클 후에도 80%의 용량을 유지하여 현재 시중에 판매되는 다른 파우치 배터리보다 성능이 뛰어납니다.
하버드의 이러한 혁신은 단순한 학문적 성과 그 이상입니다. 이는 배터리 기술의 큰 도약을 의미합니다. 향상된 용량, 안전성 및 효율성을 갖춘 Li와 그의 팀이 개발한 리튬 금속 배터리는 특히 전기 자동차의 에너지 저장 및 사용에 혁명을 일으킬 수 있는 잠재력을 갖고 있으며, 이는 보다 지속 가능하고 에너지 효율적인 자동차를 향한 여정에서 중요한 이정표를 세웁니다. 미래.
게시 시간: 2024년 1월 12일
