연구원들은 리튬 기반 배터리 기술의 대안을 찾습니다.

연구원들은 리튬 기반 배터리 기술의 대안을 찾습니다.
날짜:
2022년 5월 31일
원천:
휴스턴 대학교
요약:
연구원들은 장기간의 그리드 규모 에너지 저장을 지원할 수 있는 나트륨 유리 전극을 개발하여 리튬 기반 배터리 기술의 대안을 확인했습니다.

리튬 이온 배터리는 현재 전기 자동차에 전력을 공급하는 데 선호되는 기술이지만 장기간 그리드 규모 에너지 저장 시스템에는 너무 비싸고 리튬 자체에 접근하기가 점점 더 어려워지고 있습니다.

리튬은 그리드 수준 에너지 저장을 지원하기 위해 재생 가능한 에너지원과 결합할 수 있는 높은 에너지 밀도 및 용량과 같은 많은 이점을 가지고 있지만 탄산리튬 가격은 사상 최고입니다. 비용 상승에 기여하는 것은 전염병 관련 공급망 병목 현상, 러시아-우크라이나 갈등 및 기업의 수요 증가입니다. 또한 많은 정부가 높은 환경 비용과 인권 침해 가능성 때문에 녹색광 리튬 광산에 대해 주저하고 있습니다.

전 세계의 정부와 산업체가 청정 에너지 전환에 전력을 공급할 에너지 저장 옵션을 찾기 위해 열심인 가운데, 휴스턴 대학에서 수행되고 Nature Communications 에 게재된 새로운 연구에 따르면 주변 온도의 고체 상태 나트륨-황 배터리 기술이 실행 가능한 대안으로 제시됩니다. 그리드 레벨 에너지 저장 시스템을 위한 리튬 기반 배터리 기술에 이르기까지.

전기 및 컴퓨터 공학의 Cullen 교수인 Yan Yao와 그의 동료들은 이전보다 더 큰 전류 밀도에서 가역적인 나트륨 도금 및 스트리핑을 가능하게 하는 균질한 유리질 전해질을 개발했습니다.

"전고체 나트륨 배터리를 위한 새로운 고체 전해질에 대한 탐구는 동시에 저렴하고 쉽게 제작할 수 있어야 하며 놀라운 기계적 및 화학적 안정성을 가져야 합니다."라고 휴스턴 대학의 텍사스 초전도 센터의 수석 연구원인 Yao가 말했습니다. (TcSUH). "현재까지 단일 나트륨 고체 전해질은 이러한 4가지 요구 사항을 동시에 충족할 수 없었습니다."

연구원들은 이러한 모든 요구 사항을 동시에 충족할 수 있는 가능성이 있는 새로운 형태의 옥시황화물 유리 전해질을 발견했습니다. 고에너지 볼 밀링 공정을 사용하여 실온에서 전해질을 생성했습니다.

"옥시황화물 유리는 뚜렷한 미세구조를 가지고 있어 완전히 균질한 유리 구조를 생성합니다."라고 Yao 그룹의 연구원으로 일하는 Ye Zhang이 말했습니다. "금속 나트륨과 전해질 사이의 계면에서 고체 전해질은 가역적인 도금 및 나트륨 제거에 필수적인 자체 부동태화 계면을 형성합니다."

황화물 전해질을 사용하여 나트륨 금속의 안정적인 도금 및 박리를 달성하는 것이 어려운 것으로 입증되었습니다.

"우리 연구는 모든 Na 이온 전도성 황화물 기반 고체 전해질 중에서 가장 높은 임계 전류 밀도를 확립했을 뿐만 아니라 고성능 주변 온도 나트륨-황 배터리를 가능하게 함으로써 이러한 인식을 뒤집었습니다."라고 Yao가 설명했습니다.

Zhang은 "이 연구에서 제시한 새로운 구조 및 구성 설계 전략은 안전하고, 저렴하고, 에너지 밀도가 높으며, 수명이 긴 고체 나트륨 배터리 개발에 새로운 패러다임을 제공합니다"라고 덧붙였습니다.