ACSE Energy Letters와 Energy & Environmental Science에 발표된 두 가지 새로운 연구에 따르면, 사우디아라비아 과학자들이 리튬 금속 배터리 설계에 나일론을 통합하여 배터리 성능을 개선하고 비용을 절감함으로써 획기적인 발전을 이루었습니다.
리튬 배터리는 높은 에너지 밀도, 가벼운 무게, 낮은 이산화탄소 배출로 인해 널리 사용됩니다. 이러한 장점으로 인해 스마트폰, 소형 가전 제품은 물론 우주 탐사 기술에도 이상적입니다.
리튬 배터리에는 두 가지 주요 유형이 있습니다. 리튬 이온 배터리는 노트북, 스마트폰과 같은 일상적인 장치에 전원을 공급하는 가장 일반적인 배터리 중 하나입니다. 하지만 리튬금속전지는 에너지밀도가 높아 로봇공학, 교통수단 등 첨단산업에 활용될 것으로 기대된다. 리튬 금속 배터리는 큰 가능성을 갖고 있지만 안전성과 수명 측면에서 여전히 과제에 직면해 있습니다. 리튬 금속 배터리의 생산은 부식성 및 위험 물질에 의존하며, 성능을 저하시키고 안전성을 손상시키는 원치 않는 부반응인 과다한 기생 반응으로 인해 배터리 작동이 방해를 받습니다.
첨가제는 배터리 인터페이스를 안정화시켜 성능을 향상시키는 데 도움이 됩니다. 카르타헤나 공과대학교 연구원들의 연구에 따르면 옷에 사용되는 것과 동일한 폴리머인 나일론이 순한 리튬 용액에 용해되어 리튬 금속 배터리의 첨가제로 사용될 수 있다는 사실이 밝혀졌습니다. 그 결과, 더 효율적이고 더 오래 지속되며 기생 반응이 더 적은 리튬 금속 배터리가 탄생했습니다.
따라서 주요 분자 결합을 포함하여 나일론과 리튬이 어떻게 상호 작용하는지에 대한 화학 연구를 통해 이 상업용 직물은 이전에 생각했던 것보다 훨씬 순한 용매에 용해되어 우수한 배터리 성능을 얻을 수 있음을 보여주었습니다.
이번 연구를 저술한 King Abdullah University of Science(KAUST)의 박사후 연구원인 Zhao Zhiming은 "폴리머는 일반적인 배터리 전해질에 용해되기가 항상 어려웠습니다. 우리는 폴리머의 화학적 특성에 대한 심층적인 연구를 수행하고 용해 구조와 상호 작용을 수정했습니다."라고 설명합니다.
"우리 연구팀은 왕국의 탈탄소화 과정을 가속화하기 위해 더 높은 에너지 밀도와 안전성을 갖춘 배터리와 같은 재생 에너지 및 저장 솔루션을 구축하기 위해 노력하고 있습니다. 이번 발견은 첨가제를 더 저렴하고 안전하게 만들 수 있는 잠재력을 가지고 있으며 기초 과학 연구의 이점을 보여줍니다."라고 KAUST 교수이자 두 연구를 주도한 KAUST 재생 에너지 및 저장 기술 우수 센터(CREST) 회장인 Husam Alshareef가 말했습니다.
/ScitechDaily에서 편집됨