리튬-황 배터리의 시장 출시 확대

리튬-황 배터리는 리튬-금속 양극과 결합 시 500Wh/kg를 초과하는 낮은 비용과 높은 이론적 에너지 밀도로 인해 고성능 에너지 저장 응용 분야에 유망한 후보입니다. 그러나 내구성이 뛰어난 황 기반 음극을 개발하는 것은 황의 다황화물 전이 및 부피 변화로 인해 어려운 과제였으며, 이는 사이클링 중에 음극의 화학적, 기계적 저하를 초래합니다.

사우스 캐롤라이나 대학의 연구원들은 내구성이 뛰어난 황 음극을 생산하기 위한 간단한 전극 처리 방법을 개발함으로써 이 문제를 해결하기 위한 중요한 진전을 이루었습니다. 이 전극은 다른 구성 요소 없이 시중에서 판매되는 황, 카본 블랙 및 바인더만 사용하여 황 입자 바인더를 자체 구조적으로 봉쇄하는 것이 특징입니다.

연구원들은 원료 준비 단계에서 바인더 용해를 제어하여 유황 입자 주위에 바인더와 탄소 껍질의 다공성 구조를 형성했습니다. 이는 용해성 폴리황화물을 가두어 운반 메커니즘을 늦출 수 있습니다. 이 방법으로 얻은 황 음극은 리튬 폴리설파이드 이동 및 활물질 손실이 크게 감소하여 1000회 주기에 걸쳐 74%의 뛰어난 용량 유지율을 제공합니다. 표면 전하가 높은 전극도 우수한 사이클링과 높은 용량을 나타냈습니다.

연구원들은 코인형 배터리를 사용한 프로젝트의 1단계를 완료한 후 지난해 이러한 결과를 발표했습니다. 현재는 상용화 가능 여부를 판단하기 위해 실용적인 배터리 형태로 나아가고 있다. 팀의 현재 작업은 이론적으로 에너지 밀도가 가장 높은 포켓 배터리에 중점을 두고 있습니다. 이러한 유형의 배터리는 잔여 중량이 가장 낮기 때문입니다. "포켓 배터리는 일반적으로 다른 형태보다 케이스가 더 가볍고 얇기 때문에 배터리의 부피와 무게 대부분을 에너지를 제공하는 부품에 맡깁니다."라고 화학공학과 조교수인 Golareh Jalivand는 설명합니다.

배터리의 크기가 커짐에 따라 문제가 커지는 반면, USC 연구자들은 코인 전지에서 포켓 전지로 신속하고 성공적인 전환을 기록했습니다. Golareh Jalivand는 "우리는 유능한 에너지 밀도를 갖춘 뛰어난 리튬-황 포켓 배터리를 달성했습니다."라고 말했습니다. “이것이 우리와 산업 파트너를 위한 마지막 단계이기 때문에 우리 포켓 배터리의 긴 수명과 내구성을 기대합니다. 그 시점이 되면 우리는 시장에 출시할 준비가 된 리튬-황 배터리를 보유했다고 말할 수 있을 것입니다.”

충전-방전 시간이 길기 때문에 연구원들은 리튬-황 배터리가 급속 충전이 필요하지 않은 애플리케이션에 가장 적합하다고 믿습니다. 여기에는 일반적으로 "마일리지"라고 알려진 긴 방전 시간이 필요하고 충전소에서 밤새 보관할 수 있는 트럭, 버스 및 기타 대형 운송 차량이 포함됩니다. 이 기술은 또한 그리드 수준 에너지 저장과 같은 고정 애플리케이션 및 우주 애플리케이션에 대한 큰 잠재력을 가지고 있습니다.

리튬-황 배터리의 성능과 신뢰성을 더욱 높이기 위해 ACE 배터리의 혁신적인 에너지 저장 시스템은 전략적 이점을 제공합니다. 이러한 고급 기능을 통합하여배터리 저장 솔루션, 잉여 에너지를 효과적으로 저장하고 활용할 수 있어 리튬-황 배터리의 실용적이고 상업적인 생존 가능성을 촉진합니다. 이러한 통합은 시장에 바로 출시되는 제품으로의 전환을 지원할 뿐만 아니라 에너지 인프라의 지속 가능성과 탄력성을 향상시킵니다.