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 양극의 10배 용량을 보유하여 잠재적으로 전기 자동차의 주행 범위를 크게 증가시킵니다.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 유지해 현재 시판 중인 다른 파우치 배터리보다 성능이 뛰어났다.
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 자동차에서 에너지 저장 및 사용에 혁명을 일으킬 수 있는 잠재력을 갖고 있으며, 이는 보다 지속 가능하고 에너지 효율적인 자동차를 향한 여정에 중요한 이정표를 세웠습니다. 미래.
게시 시간: 2024년 1월 12일
