배터리 수명 혁신: 리튬 이온 전원의 재발견

상하이의 명문 푸단 대학에 있는 중국 연구원들이 리튬 배터리 기능을 크게 향상시킬 수 있는 기술적 돌파구를 마련했습니다. 리튬 이온 배터리의 전력 용량이 감소하는 주범은 주로 배터리의 양극에 형성되는 고체 전해질 계면(SEI) 층이 성장하는 데 있습니다. 리튬 이온에 대한 경쟁이 점점 더 치열해지는 이 금지된 층은 저항을 증폭시키고 수명을 단축시킵니다.

전극의 열화, 전해질의 열화, 전류 밀도, 온도, 전해질 대류와 같은 다른 영향력 있는 매개변수를 포함한 여러 요인이 리튬 이온 배터리의 전력 비축량이 줄어드는 데 기여합니다. 결과적으로 성능이 떨어지는 배터리 수준은 배터리를 사용할 수 없을 정도로 열악해질 수 있습니다.

리튬 수명 연장 기술: 직접 리튬 주입

이 배터리 수명 위기에 대응하여 연구팀은 소모된 셀을 재생하는 독창적인 방법을 개발했습니다. 연구팀은 이러한 셀에 새로운 리튬을 직접 주입하여 배터리 수명 주기에서 손실된 리튬을 보충합니다. 이 접근 방식은 최근 과학 저널인 Nature에 자세히 설명되었습니다.

부활 기술은 인공 지능(AI)과 유기 전기화학을 사용하여 독특한 리튬이 풍부한 화합물을 생성합니다. 이 화합물은 배터리 내의 적절한 전압 조건에 노출되면 운반된 리튬을 방출합니다. 한 가지 부수적인 장점은 이 공정이 기체 부산물을 생성하여 효과적인 배출을 허용하고 유입되는 리튬을 위한 길을 닦는다는 것입니다.

기능성 소금 탐색: 머신 러닝의 역할

기계 학습의 탁월함은 부활 과정에 필수적인 기능성 염의 잠재력을 발견하는 데 중요한 역할을 했습니다. 특히, 리튬 트리플루오로메탄설피네이트(LiSO2CF3)는 최적의 전기화학적 활성, 잠재적인 생성물 형성, 그리고 가장 중요한 것은 뛰어난 비용량과 전해질 용해도를 보이는 유망한 염으로 떠올랐습니다. 이러한 염을 사용하면 리튬 이온 배터리 수명을 전례 없는 12,000~60,000 사이클로 확장할 수 있습니다.

테스트 및 검증: 데모가 전개됩니다

이러한 시스템을 테스트하기 위해 3.0V, 1,192Wh kg−1 리튬이 없는 양극, 양극이 없는 셀의 크롬 산화물, 440사이클 수명을 가진 388Wh kg−1 파우치 셀의 유기 황화 폴리아크릴로니트릴 양극을 포함하는 여러 가지 시범 시도가 수행되었습니다. 결과는 고무적이었으며, 기존 리튬 이온 배터리에 비해 에너지 밀도, 뛰어난 지속 가능성 및 감소된 비용이 눈에 띄게 향상되었습니다.

또한, 기존의 상업용 LiFePO4 배터리 그들의 수명은 놀라운 비율로 연장되었습니다. 예를 들어, 상업적으로 판매되는 흑연 LiFePO4 셀 지속적인 외부 리튬 공급이 제공되었을 때 무려 11,818회의 사이클 이후에도 96.0%의 용량 유지율을 유지했습니다. 이 활력을 불어넣는 기술은 배터리 수명에 혁명을 일으켜 리튬 이온 배터리에 대한 흥미로운 리프레시를 약속합니다.