리튬이온 배터리보다 안전하고 저렴해진 새로운 '물 배터리'

RMIT는 글로벌 연구원 및 업계 파트너로 구성된 팀을 이끌고 리튬 이온 배터리보다 훨씬 안전할 것으로 예상되는 새로운 재활용 가능한 '물 배터리'를 개발했습니다.

 

리튬이온 에너지 저장장치는 성숙한 기술로 인해 시장을 장악하고 있지만 내부 휘발성 물질의 안전성 문제로 인해 대규모 그리드 에너지 저장장치에 적합하지 않습니다.

 

RMIT 대학교 과학대학 교수인 수석 연구원 Ma Tianyi는 자사의 배터리가 기술의 성능과 수명을 크게 향상시키는 획기적인 발전을 통해 신흥 분야인 물 에너지 저장 장치의 최전선에 있다고 말했습니다.< 피>

 

마 교수는 "우리가 설계하고 제작한 것을 물 금속 이온 배터리라고 부르거나 물 배터리라고 부를 수도 있습니다"라고 말했습니다.

 

팀은 유기 전해질 대신 물을 사용했습니다. 이를 통해 양극과 음극 사이에 전기가 흐르게 되어 리튬 이온 배터리처럼 배터리에 불이 붙거나 폭발하지 않습니다.

 

"현재 에너지 저장 기술은 배터리를 안전하게 분해하고 재료를 재사용 또는 재활용함으로써 전 세계 소비자, 업계 및 정부가 직면한 수명 종료 문제를 해결합니다."

 

"물전지 제조공정이 단순해 대량생산이 가능하다."

 

"우리는 자연에 풍부한 마그네슘, 아연과 같은 재료를 사용하며 다른 유형의 배터리 대체품보다 가격이 저렴하고 독성이 낮아 제조 비용을 낮추고 인간의 건강과 환경에 대한 위험을 줄입니다."<p >

 

에너지 저장 및 수명 주기 잠재력

 

이 팀은 에너지 저장 용량 및 수명 개선을 포함한 다양한 기술 과제를 해결하기 위해 수많은 동료 검토 연구를 위해 일련의 소규모 시험용 배터리를 제작했습니다.

 

Advanced Materials 저널에 발표된 최신 연구에서 그들은 파괴적인 수상돌기의 성장, 단락 및 기타 심각한 고장을 일으킬 수 있는 날카로운 금속 구조라는 주요 과제를 극복하는 데 성공했습니다.

 

팀은 수상돌기 형성을 방지하기 위해 영향을 받은 배터리 부품을 비스무스라는 금속과 그 산화물(녹이라고도 함)로 코팅했습니다.

 

"이제 우리 배터리는 수명이 더 길어지고 시중의 상용 리튬 이온 배터리와 비슷해 실제 응용 분야에서 고속으로 집중적으로 사용하는 데 이상적입니다."

 

"인상적인 용량과 연장된 서비스 수명을 통해 우리는 첨단 배터리 기술을 보유하고 있을 뿐만 아니라 태양광 패널과 설계를 성공적으로 결합하여 효율적이고 안정적인 재생 에너지 저장 장치를 입증했습니다."

 

팀의 물 배터리는 단위 전력당 최소한의 공간을 사용한다는 목표로 에너지 밀도 측면에서 리튬이온 기술과의 격차를 줄이고 있습니다.

 

"우리는 최근 Tesla 자동차 배터리의 30%에 해당하는 킬로그램당 75와트시(Wh/kg)의 에너지 밀도를 갖춘 마그네슘 이온 물 배터리를 만들었습니다."

 

이 연구는 Small Structures 저널에 게재되었습니다.

 

"다음 단계는 나노신소재를 전극소재로 개발해 물전지의 에너지 밀도를 높이는 것입니다."

 

마 교수는 마그네슘이 미래 물전지 소재로 선택될 가능성이 높다고 말했다.

 

"마그네슘 이온 배터리는 단기(예: 1~3년)에는 납축 배터리를 대체하고 장기적으로는(5~10년) 리튬 이온 배터리를 대체할 수 있는 잠재력을 가지고 있습니다."<p >

 

"마그네슘은 아연이나 니켈과 같은 대체 금속보다 더 가볍고 잠재적 에너지 밀도가 더 높기 때문에 배터리의 충전 시간이 더 빨라지고 전력 소모가 많은 장치와 애플리케이션을 더 효과적으로 지원할 수 있습니다."

 

잠재적 응용

 

마 교수는 팀의 배터리가 대규모 응용 분야에 매우 적합하므로 특히 안전 측면에서 그리드 저장 및 재생 에너지 통합에 이상적이라고 말했습니다.

 

"기술이 발전함에 따라 사람들의 집과 엔터테인먼트 장치에 전력을 공급하는 것과 같은 다른 유형의 소형 에너지 저장 애플리케이션이 현실화될 수 있습니다."

 

ARC 연계 프로젝트의 일환으로 마 교수팀은 업계 파트너인 시드니 소재 기술 혁신 기업인 GrapheneX와 협력하여 물 배터리를 지속적으로 개발하고 있습니다.

 

"우리는 또한 호주, 미국, 영국, 일본, 싱가포르, 중국 등의 주요 대학 및 연구 기관의 연구자 및 전문가들과 긴밀히 협력하고 있습니다."

 

"이러한 협력을 통해 지식 교환과 최첨단 시설 이용이 촉진됩니다. 다양한 분야의 글로벌 팀의 전문 지식을 활용하여 다양한 관점에서 복잡한 문제에 접근할 수 있습니다."