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과학자들은 불이 붙지 않는 리튬 이온 배터리를 개발합니다.

2022-04-22
Johns Hopkins University의 Amanda Zrebiec 작성



크레딧: 존스 홉킨스 대학교

Johns Hopkins Applied Physics Laboratory의 연구팀이 설계하고 절단, 침수 및 모의 탄도 충격을 포함한 극한 조건에서 작동하도록 제작된 유연한 리튬 이온 배터리는 이제 이력서에 불연성을 추가할 수 있습니다.

현재 리튬 이온 배터리는 인화성 및 가연성 물질로 제작되었기 때문에 대부분 눈에 띄는 경고 없이 발생하는 치명적인 화재 및 폭발 사고에 취약합니다. 이러한 위험 때문에 삼성 갤럭시 노트7 휴대전화는 항공사의 기내 반입이 금지되었고, 해군이 선박과 잠수함에서 전자담배를 금지한 것은 이러한 기기의 가연성을 줄여야 할 필요성에 대한 직접적인 대응입니다.

이러한 배터리가 휴대용 전자 제품, 전기 자동차 및 그리드 스토리지를 위한 선택의 에너지 저장 수단으로 부상함에 따라 이러한 안전 개선은 리튬 이온 배터리가 전자 장치에서 제조 및 사용되는 방식을 변화시키는 데 중요한 진전을 의미합니다.

최근 Chemical Communications 저널에 발표된 연구에서 APL의 연구 및 탐색 개발 부서의 Konstantinos Gerasopoulos가 이끄는 팀은 최신 발견인 "염중수" 및 "염중수" 전해질의 새로운 등급을 자세히 설명합니다. 각각 WiS 및 WiBS라고 함―고분자 매트릭스에 포함되면 현재 Li에 존재하는 인화성, 독성 및 반응성이 높은 용매를 제거하면서 수분 활성도를 줄이고 배터리의 에너지 기능 및 수명 주기를 향상시킵니다. -이온 배터리. 연구원들은 이것이 안전하고 강력한 대안이라고 말합니다.

"리튬이온 배터리는 이미 휴대폰에서 자동차에 이르기까지 일상 생활에서 지속적으로 존재하며 에너지 저장 기술을 더욱 발전시키기 위해서는 안전성을 지속적으로 개선하는 것이 가장 중요합니다."라고 APL의 선임 연구 과학자이자 수석 조사관인 Gerasopoulos는 말했습니다. "리튬이온 배터리 폼 팩터는 1990년대 초 상용화 이후 크게 변경되지 않았습니다. 우리는 여전히 동일한 원통형 또는 프리즘형 셀 유형을 사용합니다. 액체 전해질 및 필수 밀폐 패키징은 그것과 많은 관련이 있습니다.

"우리 팀의 노력은 일반적으로 인화성 액체를 안전성과 폼 팩터를 개선하는 폴리머로 대체하는 데 집중되어 왔습니다. 우리는 오늘날 우리가 어디에 있는지에 대해 기쁘게 생각합니다. 우리의 최근 논문은 수성 유연한 폴리머 리튬 이온 배터리의 향상된 유용성과 성능을 보여줍니다. 야외에서 건설하고 운영할 수 있는 것입니다."

또한 2017년 팀의 유연한 배터리로 처음 시연된 손상 내구성은 리튬 이온 배터리를 만드는 이 새로운 접근 방식에서 더욱 향상되었습니다.

Gerasopoulos는 "플렉서블 배터리의 1세대는 오늘날 우리가 만들고 있는 것만큼 치수적으로 안정적이지 않았습니다."라고 말했습니다.

이 최신 벤치마크에 도달한 연구원들은 이 기술의 추가 발전을 위해 계속 노력하고 있습니다.

APL의 재료 과학 프로그램 영역 관리자인 Jeff Maranchi는 "우리 팀은 유연한 리튬 이온 배터리의 안전성과 성능을 지속적으로 개선하고 있습니다."라고 말했습니다. "우리는 이미 가장 최근에 보고된 이 작업을 기반으로 더 많은 발견을 달성했으며 우리는 매우 흥분하고 있습니다. 우리는 이 새로운 연구를 올해 안에 프로토타이핑으로 전환하기를 희망합니다."