(by Giovanni Calcerano) 우리의 기술 세계에서 배터리는 전화, 노트북, 가전 제품뿐만 아니라 휴대용 장치, 장난감 및 산업 응용 제품 등 어디에나 있습니다. 그리고 오늘날 소비자의 기대를 충족하기 위해 이러한 배터리는 더 가볍고 강력하며 더 오래 지속되도록 설계되어야합니다. 현재이 분야에서 가장 현대적인 기술은 리튬 이온 배터리 기술이지만이 기술은 비용이 많이 들고 배터리를 잘못 사용하면 안전 위험을 초래할 수있는 인화성 액체가 포함되어 있습니다. 신흥 시장 (예 : 전기 자동차 및 재생 가능 에너지 저장)의 증가하는 수요를 충족하기 위해 Empa (스위스 재료 과학 및 기술 연구소) 및 제네바 대학 (UNIGE)의 연구원들은 "모든 고체 상태"로 알려진 새로운 프로토 타입 배터리를 고안했습니다.이 배터리는 높은 수준의 안전과 신뢰성을 유지하면서 더 많은 에너지를 저장할 수있는 잠재력을 가지고 있으며 리튬에 대한 경제적 인 대안 인 나트륨 기반입니다.
배터리가 작동하려면 양극 (음극), 음극 (양극) 및 전해질의 세 가지 주요 구성 요소가 있어야합니다. 오늘날 우리 전자 장비에 사용되는 대부분의 배터리는 리튬 이온을 기반으로합니다. 배터리가 충전되면 리튬 이온이 음극을 떠나 양극으로 이동합니다. 리튬 덴 드라이트 (배터리에서 단락을 유발할 수있는 일종의 미세한 석순)의 형성을 방지하기 위해 상용 배터리의 양극은 금속 리튬이 아닌 흑연으로 만들어졌지만이 초경량 금속은 저장할 수있는 에너지의 양을 증가시킵니다.
Empa와 UNIGE 연구진은 신흥 시장의 증가하는 수요에 대처하고 더 나은 성능을 제공하는 배터리를 생산하기 위해 "고체"배터리의 이점에 초점을 맞추 었습니다. 더 빠른 충전과 더 큰 저장 용량 및 더 큰 안전성. 배터리는 액체 대신 고체 전해질을 사용하여 금속 양극을 사용하여 수상 돌기 형성을 차단하여 더 많은 에너지를 저장하고 안전을 보장합니다.
화학과 교수 Hans Hagemann은 "하지만 우리는 독성이 없을뿐만 아니라 화학적으로나 열적으로 안정하고, 나트륨이 양극과 음극 사이를 쉽게 이동할 수있는 적합한 고체 이온 전도체를 찾아야했습니다."라고 설명합니다. UNIGE 과학부의 물리학. 연구원들은 붕소 기반 물질 인 클로 소보 란이 나트륨 이온이 자유롭게 순환 할 수 있도록한다는 것을 발견했습니다. 또한 closoborane은 무기 전도체이기 때문에 충전 중 배터리 화재 위험을 방지합니다. 즉, 수많은 유망한 속성을 가진 재료입니다.
연구원 인 Léo Duchêne은 "고체 금속 나트륨, 음극, 혼합 된 나트륨 크롬 산화물 및 전해질 인 closo-borane으로 구성된 양극, 배터리의 세 층 사이에 긴밀한 접촉을 설정하는 것이 어려웠습니다."라고 말합니다. Empa에서. 연구진은 나트륨 크롬 산화물 분말을 첨가하기 전에 배터리 전해질 일부를 용매에 용해시켰다. 용매가 증발하면 양극 분말 복합체를 전해질과 양극으로 쌓아 여러 층을 압착하여 배터리를 형성했습니다.
Empa와 UNIGE 연구원은 이후 배터리를 테스트했습니다. "우리가 여기서 사용하는 전해질의 전기 화학적 안정성은 250 볼트를 견딜 수있는 반면, 이전에 연구 된 많은 고체 전해질은 동일한 전압에서 손상됩니다."라고 스위스 국립 재단 (Swiss National Foundation)의 지원을받는 프로젝트 리더 인 Arndt Remhof는 말합니다. 과학 (SNSF) 및 스위스 열 및 전기 저장 에너지 연구 센터 (SCCER-HaE). 과학자들은 85 회 이상의 충전 및 방전주기 동안 배터리를 테스트했으며 그 후에도 에너지 용량의 1.200 %를 여전히 사용할 수있었습니다. 연구진은 "그러나 배터리가 시장에 출시되기까지 XNUMX 사이클이 걸린다"고 말했다. 또한 상온에서 배터리의 거동을 분석하여 수상 돌기가 형성되고 있는지 여부를 확인하여 전압을 더욱 높일 수 있습니다. 실험은 아직 진행 중입니다. "
https://youtu.be/j1jAk3wf1Uc