향상된 안전성과 성능을 가진 배터리
스위스 Empa(Swiss Federal Laboratories for Materials Science and Technology)와 제네바 대학(University of Geneva)의 연구진은 모든 구성요소가 고체 상태로만 존재하는 새로운 배터리 프로토타입을 개발했다. 이 배터리는 높은 안전성과 신뢰성을 가지면서 더 많은 에너지를 저장할 수 있다.
전화, 노트북, 전기 자동차 등과 같은 거의 모든 분야에 배터리가 사용되고 있다. 오늘날의 배터리는 점점 더 가볍고 강력하며 오래 쓰도록 설계되었다. 가장 많이 사용되고 있는 배터리는 리튬 이온 배터리인데, 이것은 위험한 인화성 액체를 포함하고 있다.
배터리가 작동하려면 음극, 양극, 전해질의 이 세 가지 주요 구성요소가 필요하다. 배터리가 충전되면 리튬 이온은 음극을 떠나서 양극으로 이동한다. 이때 리튬 수지상이 형성되는데, 이것은 화재의 원인이 되는 배터리 단락을 유도할 수 있다.
이번 연구진은 신흥 시장의 요구에 부응할 수 있는 견고한 배터리를 개발하는데 초점을 맞추었다. 이 배터리는 고체 전해질을 사용함으로써 안전성을 향상시켰고 배터리 용량을 늘렸으며 충전 속도를 높였다.
음극과 양극 사이에 나트륨 이온이 쉽게 이동할 수 있는 비독성의 고체 이온 전도체를 찾는 것이 어려웠다. 이 전도체는 재충전 동안에 화재 위험이 없어야 한다. 배터리 제조 과정을 간단히 살펴보면, 나트륨 크롬 산화물 분말을 전해액에 첨가시킨 후에 용매를 증발시키고, 음극 분말 복합체를 양극과 함께 적층시켰다.
이 연구는 현재 이슈화되고 있는 휴대폰 배터리 화재 위험을 획기적으로 줄이는데 크게 기여할 것이다. 이 연구결과는 저널 Energy and Environmental Science에 “A stable 3 V all-solid-state sodium-ion battery based on a closo-borate electrolyte” 라는 제목으로 게재되었다.
