호주와 중국의 연구원들은 세계 최초의 안전하고 효율적인 무독성 수성 알루미늄 라디칼 배터리를 개발하기 위해 노력하고 있습니다. 남호주 플린더스 대학교(Flinders University)와 중국 저장 과학 기술 대학교(Zhejiang University of Science and Technology) 팀은 미국 화학 학회(American Chemical Society)의 주요 저널인 American Chemical Journal에 게재된 새 기사에서 이러한 새로운 배터리 개발의 첫 번째 단계에 대해 보고합니다.
대부분의 배터리에는 매립되거나 다른 곳에 폐기될 경우 환경을 오염시킬 수 있는 유해 물질이 포함되어 있습니다. 납, 카드뮴, 수은과 같은 물질은 사람과 동물을 중독시키고 토양과 물을 오염시키며 오랜 기간 동안 환경에 잔류합니다.
Zhejiang Sci-Tech University의 Kai Zhang 박사와 Flinders University의 Jia Zhongfan 부교수의 연구실은 가장 일반적으로 사용되는 루이스산 전해질(Al(Otf)3)에서 안정화된 자유 라디칼의 (전기화학) 및 배터리 테스트에 협력했습니다.
팀은 난연성 및 공기에 안정한 수성 전해질을 사용하여 800사이클 동안 1.25V의 안정적인 전압 출력과 110mAhg–1의 용량을 사이클당 0.028%의 손실로 제공하는 최초의 알루미늄 기반 배터리 설계를 개발했습니다.
플린더스 대학 과학공학부의 Jia Zhongfan 교수는 향후 생분해성 재료를 사용하여 파우치 배터리를 개발하여 제품을 안전하고 지속 가능하게 만들 수 있기를 희망합니다.
Jia 교수는 Al3+, Zn2+ 또는 Mg2+를 포함한 다가 금속 이온 배터리가 지각의 풍부한 원소를 활용하고 리튬 이온 배터리(LIB)보다 훨씬 더 높은 에너지 밀도를 제공한다고 말했습니다.
"특히 알루미늄 이온 배터리(AIB)는 알루미늄이 세 번째로 풍부한 원소(8.1%)이기 때문에 상당한 주목을 받아 왔으며, AIB는 잠재적으로 지속 가능하고 저렴한 에너지 저장 시스템이 되었습니다."
그러나 현재 AIB가 직면한 주요 과제 중 하나는 Al3+ 이온 복합체의 느린 이동으로 인해 AIB의 음극 효율이 낮아진다는 것입니다. 유기 공액 고분자는 이온 수송 문제를 해결할 수 있는 AIB의 새로운 음극이지만 배터리 전압 출력 성능은 여전히 열악합니다.
안정한 라디칼은 다양한 유기 배터리 시스템에서 널리 사용되는 유기 전기 활성 분자의 한 종류입니다. 첫 번째 제품은 2012년 NEC에 의해 상용화되었습니다.
플린더스 대학의 Jia 연구소는 이전에 유기 하이브리드 리튬 이온 배터리, 나트륨 이온 배터리 및 완전 유기 배터리용 기본 재료를 개발했습니다. 이러한 급진적 물질은 전해질에서의 (전기)화학 반응에 대한 이해 부족으로 인해 AIB에 적용할 수 없습니다.