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리튬 배터리는 나노 채널 덕분에 더 빠르게 충전됩니다.

2021-07-30



크레딧: 72시간 소성 후 Nb18W16O93 입자 형태의 SEM 이미지 확대(TCABT)

 

리튬 배터리에 사용되는 새로운 기술은 더 빠르게 충전할 수 있습니다. 더 이상 개선할 수 없는 후계자가 이미 있는 자주 사용되는 재료 흑연이 가정되었습니다. 지금까지 트벤테 대학의 MESA+ 연구소의 연구원들이 물질을 나노 구조화함으로써 리튬 이온을 위한 새로운 '경로'가 생성될 것이라는 것을 발견했습니다. 이것은 배터리 충전을 더 빠르게 해준다고 연구원들은 Journal of Power Sources에 발표된 논문에서 보여줍니다.

 

리튬 이온 배터리는 다양한 응용 분야에서 볼 수 있습니다. 그들은 우리의 정보 사회와 이동성을 진정으로 변화시켰습니다. 리튬은 액체를 통해 두 전극 사이를 이동합니다. 전극 중 하나는 매우 단순하며 흑연으로 만들어졌습니다. 다른 하나인 음극은 니켈, 망간 및 코발트로 구성됩니다.

 

흑연의 대안은 니오븀-텅스텐-산화물입니다. 연구원들은 이 물질로 충전이 더 빠르다는 것을 발견했습니다. 재료에 리튬 이온에 더 잘 접근할 수 있는 채널이 있기 때문입니다. 흑연보다 더 쉽게 움직입니다. 연구원들은 NbWO가 이미 그러한 우수한 특성을 보여 미리 나노구조화하는 것이 부가 가치가 없다는 점에 주목합니다. UT 연구원들은 이제 나노구조가 실제로 상당한 효과가 있음을 보여줍니다.

 

그들은 오븐에서 물질을 가열하여 소성하여 나노 입자가 남도록 함으로써 이러한 구조를 만듭니다. 그 크기는 수십에서 수백 나노미터(나노미터는 밀리미터의 백만분의 일) 사이일 수 있습니다. 모든 나노 입자가 경계에서 리튬 이온을 전도할 수 있기 때문에 리튬 이온에 대한 더 많은 "출구"가 이러한 방식으로 생성됩니다.

 

헤비 유저

단점은 이 접근 방식이 모든 유형의 응용 프로그램에서 작동하지 않는다는 것입니다. 입력전기차예를 들어, 모든 개별 셀이 새로운 유형의 양극으로 더 적은 전력을 공급하므로 더 큰 배터리 팩이 필요합니다. 그러나 태양광 및 풍력 에너지로 인한 과잉 또는 부족을 보상하는 피크 면도에서는 빠르게 방전될 수 있지만 빠르게 재충전해야 하는 배터리가 필요합니다. 배터리를 포함한 이러한 유형의 애플리케이션용중장비, 새로운 전극 접근법은 훌륭하다고 Mark Huijben 교수는 말합니다. 다음 단계는 나노 구조의 양극에 가장 적합한 크기를 찾는 것입니다. 음극은 또한 예를 들어 필요한 코발트의 양을 낮추는 방법을 찾는 연구 대상입니다.