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미래의 배터리? 혁신적인 배터리 화학으로 공기아연 배터리에 혁명을 일으키다

2021-06-16
주제:
배터리 기술, 에너지, Münster 대학교, 배터리
뮌스터 대학교 2021년 1월 14일



아연-공기 배터리를 위한 혁신적인 배터리 화학의 기초는 비알칼리성 수성 전해질입니다. 크레딧: WWU – MEET(주디스 크래프트)

미래의 지속 가능한 배터리를 위한 국제 연구 협력

고성능, 친환경적, 안전함과 동시에 비용 효율성: 공기아연 배터리는 미래의 매력적인 에너지 저장 기술입니다.

지금까지 기존의 공기아연 전지는 높은 화학적 불안정성, 알칼리성 전해질 사용에 기인한 기생 반응으로 인해 전기화학적 비가역성으로 어려움을 겪었습니다. 혁신적인 비알칼리성 수성 전해질을 기반으로 뮌스터 대학 MEET 배터리 연구 센터의 과학자 Wei Sun 박사가 이끄는 국제 연구팀은 이전의 기술적 한계를 극복한 새로운 아연-공기 배터리 화학을 개발했습니다. 장애물.

과학 팀은 상하이의 푸단 대학, 우한의 과학 기술 대학, 메릴랜드 대학 및 미 육군 연구소의 연구원들이 참여한 연구 프로젝트의 자세한 결과를 과학 저널에 발표했습니다.

공기아연전지의 핵심 파라미터 최적화

Wei Sun 박사는 "우리의 혁신적인 비알칼리성 전해질은 이전에 알려지지 않은 가역적인 과산화아연(ZnO2)/O2 화학물질을 공기아연 배터리에 도입했습니다"라고 설명합니다. 기존의 강알칼리성 전해질과 비교하여, 아연 트리플루오로메탄술포네이트 염을 기반으로 하는 새로 개발된 비알칼리성 수성 전해질은 몇 가지 결정적인 이점이 있습니다. 이렇게 구성된 전체 아연-공기 배터리는 대기 환경에서 320주기 및 1,600시간 동안 안정적으로 장기간 작동할 수 있습니다.

이 ZnO2/O2 배터리 화학의 메커니즘과 소수성 trifluoromethanesulfonate 음이온의 역할은 잘 설계된 전기화학, 분석 기술 및 다중 규모 시뮬레이션을 사용하여 체계적으로 밝혀졌습니다. 확인된 증가된 에너지 밀도는 현재 시장을 지배하고 있는 리튬 이온 배터리와 경쟁할 수 있는 잠재력을 가지고 있습니다.

“공기아연 배터리는 환경 친화성, 높은 안전성, 낮은 비용과 같은 장점을 지닌 잠재적인 대체 배터리 기술을 제공합니다.”라고 Sun은 강조합니다. "이 기술은 실제 적용되기 전에 여전히 더 집중적인 연구와 최적화가 필요합니다."
참조: Wei Sun, Fei Wang, Bao Zhang, Mengyi Zhang, Verena Küpers, Xiao Ji, Claudia Theile, Peter Bieker, Kang Xu, Chunsheng Wang 및 Martin의 "과산화아연 화학 기반 충전식 공기 아연 배터리" 겨울, 2021년 1월 1일, 과학.
DOI: 10.1126/science.abb9554