중국의 한 연구팀이 기술 블로그인 Tech Xplore의 보도에 따르면, 중국과학기술대학교가 주도하는 팀은 리튬금속 전지의 수명을 연장하기 위한 복잡한 과학 연구에 참여하고 있다.
현재 기술로는 리튬금속 전지의 주기가 약 50회인 반면, 리튬이온 전지는 약 1,000회인 차이가 있다고 한다. 하지만 전문가들이 개발 중인 새로운 전해질이 리튬금속의 사용 시간을 리튬이온의 수명에 근접하게 연장할 수 있다면, 그 결과는 게임 체인저가 될 수 있을 것이라고 Tech Xplore의 보도에서 언급하고 있다.
그들은 심지어 성경적 비유를 사용하여 이 주머니형 전지의 혁신의 중요성을 강조하고 있다.
쇼홍 지혜 교수, 연구 공동 저자는 “리튬금속 전지는 전지 분야의 성배로, 앞으로의 세대 전지 기술로 간주되고 있다. 왜냐하면 이들은 현재 전지 시장을 지배하는 리튬이온 전지와 비교하여 엄청난 고에너지 밀도를 가지고 있기 때문이다. 즉, 만약 우리가 리튬이온 전지를 리튬금속 전지로 대체할 수 있다면, 전기차의 주행 거리를 한 번의 충전으로 두 배로 늘릴 수 있습니다”라고 요약에서 언급하였다.
이 모든 것은 전해질에서 시작된다. 이는 작동 중에 이온이 음극과 양극 사이를 이동하는 전력 축 물질이다. 전문가들은 내부 전지 부품 사이의 반응을 안정화시키고 귀찮은 덴드라이트(dendrites)의 생성에 대해 대응하기 위해 전해질의 버전을 개발했다. 덴드라이트는 전지 고장과 심지어 안전 문제를 일으킬 수 있는 금속 가지 모양의 구조로, 메릴랜드 대학은 이러한 성장을 설명했다.
중국 팀은 Tech Xplore의 보도에 따르면, 다른 전문가들과 함께 연구를 진행하여 수명을 연장하고 분해도를 감소시키기 위해 소화를 활용하는 전해질을 만들어냈다. Nature에서 출판된 작업에 대한 개요는 전해질과 관련된 화학 반응이 어떻게 진화했는지에 대한 일부 세부사항을 제공한다.
개발 중인 다양한 전지 혁신 중 하나가 리튬금속 과학이다. 텍사스 기반의 Group1은 칼륨 전력팩을 개발 중이며, 영국의 Nyobolt는 5분 이내에 80%까지 충전할 수 있는 EV용 전지를 보유하고 있다.
개선된 전지는 EV의 가격을 낮추고 성능을 향상시킬 수 있다. Cox Automotive에 따르면, 지난해 미국에서 120만 대의 EV가 판매되어 사상 최고 기록을 세웠다. 국제 에너지 기구는 2024년 1분기 동안 전 세계적인 EV 판매가 강세를 보여 300만 대를 넘어섰다고 밝혔다. 요약에 따르면, 이는 2023년 동안 같은 기간에 비해 25% 증가한 수치이다.
미국에서는 7,500달러까지의 세금 혜택을 통해 EV의 판매가 장려되고 있다. 그리고 연료 및 유지비용을 약 1,500달러 정도 절약할 수 있으며, 동시에 유해하고 열을 지속시키는 배기 가스를 절감할 수 있다. 의료 전문가들에 따르면 이러한 연기는 암원인 물질에 노출되는 등의 다양한 건강 문제를 유발한다.
중국의 전지 연구원들은 더 깨끗한 기술을 확장하기 위한 또 다른 돌파구에 한 발 더 가까워질 수 있다. Tech Xplore의 보고서에 따르면, 팀의 전지는 130회 사이클 후에도 에너지의 91%를 유지했다고 한다. “우리는 이제 리튬금속 주머니 전지의 사이클 수명을 1,000회 이상으로 더 연장하기 위한 계획을 세우고 있다”고 지혜 교수는 요약에서 말했다.
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기사에 제시된 주요 주제와 정보에 기반한 FAQ 섹션을 제공하겠습니다.
Q1: 리튬금속 전지와 리튬이온 전지의 주기에는 차이가 있나요?
A1: 리튬금속 전지의 주기는 약 50회이고, 리튬이온 전지의 주기는 약 1,000회로 알려져 있습니다.
Q2: 리튬금속 전지의 사용 시간을 연장할 수 있는 전해질에 대해 언급되었는데, 이는 어떻게 가능한가요?
A2: 리튬금속 전지의 사용 시간을 연장할 수 있는 새로운 전해질 개발이 진행 중이며, 이를 통해 게임 체인저가 될 수 있다고 언급되고 있습니다.
Q3: 리튬금속 전지의 중요성은 어떻게 설명됐나요?
A3: 리튬금속 전지는 고에너지 밀도를 가지고 있어, 전기차의 주행 거리를 두 배로 늘릴 수 있는 가능성을 가지고 있다고 설명되었습니다.
Q4: 전해질이 무엇인가요?
A4: 전해질은 작동 중에 이온이 음극과 양극 사이를 이동하는 전력 축 물질입니다.
Q5: 덴드라이트(dendrites)란 무엇인가요?
A5: 덴드라이트는 전지 고장과 심지어 안전 문제를 일으킬 수 있는 금속 가지 모양의 구조로, 리튬금속 전지에서 발생할 수 있는 현상입니다.
Q6: 리튬금속 전지 수명을 연장하고 분해도를 감소시키기 위한 방법은 무엇인가요?
A6: 중국 팀은 소화를 활용하는 전해질을 개발하여 리튬금속 전지 수명을 연장하고 분해도를 감소시키기 위한 연구를 진행중입니다.
Q7: 리튬금속 과학은 어떤 전지 혁신을 개발 중인가요?
A7: 리튬금속 과학을 이용하여 칼륨 전력팩 개발 등 다양한 전지 혁신이 진행 중입니다.
Q8: 전기차의 판매가 증가하고 있나요?
A8: 지난해 미국에서 120만 대의 전기차가 판매되어 사상 최고 기록을 세웠으며, 국제 에너지 기구에 따르면 전 세계적인 판매도 25% 증가한 300만 대를 넘어섰다고 밝혔습니다.
Q9: 전기차 사용의 장점은 무엇인가요?
A9: 세금 혜택, 연료 및 유지비용 절감, 환경보호 등 여러 가지 장점을 가지고 있습니다.
Q10: 리튬금속 주머니 전지의 사용 수명을 연장할 계획이 있다고 언급되었는데, 그 수명은 얼마나 연장될 예정인가요?
A10: 리튬금속 주머니 전지의 사용 수명을 1,000회 이상으로 연장하기 위한 계획이 있다고 언급되었습니다.
주요 용어 및 전문 용어 정의:
– 리튬: 화학 원소로, 리튬고체 전지에서 사용되는 중요한 재료입니다.
– 리튬이온: 리튬이온 전지에서 사용되는 전해질입니다.
– 전해질: 작동 중에 이온이 음극과 양극 사이를 이동하는 전력 축 물질입니다.
– 덴드라이트: 전지 내부에서 발생할 수 있는 금속 가지 모양의 구조로, 전지 고장과 안전 문제를 일으킬 수 있습니다.