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| ▲ <출처=오토에볼루션> |
수성 배터리는 기존 리튬이온배터리보다 훨씬 안전하지만 일반적으로 에너지 밀도가 낮다는 단점이 있다. 그러나 최근 중국 연구진은 기존 리튬이온 전지보다 에너지 밀도가 거의 두 배나 높은 새로운 수성 배터리를 만들었다고 전해졌다. 전기차의 역사는 100년이 넘었지만, 테슬라가 로드스터에 리튬이온배터리를 사용하고 나서야 전기차가 내연기관차의 실행 가능한 대안이 됐다. 그러나 현재의 리튬이온배터리는 가연성 전해질을 사용하므로 과열되거나 화재가 발생할 경우 매우 위험하다. 이런 유기 전해질은 열 폭주 반응 중에 자체 산소를 생성하기 때문에 리튬이온배터리 화재를 진화하기는 매우 어렵다. 이런 이유로 과학자들은 전기차 및 기타 모바일 장치에 사용되는 리튬이온배터리에 대한 더 나은 대안을 찾기 위해 열심히 노력해 왔다. 그중 하나는 물을 전해질용 용매로 사용하는 배터리 유형이다.
물은 가연성이 아니기 때문에 본질적으로 안전하지만, 전해질의 제한된 용해도와 낮은 배터리 전압으로 인해 에너지 밀도가 낮다. 그러나 외신 오토에볼루션에 따르면 중국 연구진이 최근 수성 배터리의 전자 전달을 개선하고 에너지 밀도를 높이는 방법을 발견했다고 한다. 중국과학원(CAS) 산하 대련화학물리연구소(DICP) 연구팀이 브롬과 요오드를 기반으로 한 다중 전자 이동 음극을 개발했다는 것이다. 그들의 연구는 이러한 유형의 음극이 840Ah/L 이상의 특정 용량과 최대 1,200Wh/L의 에너지 밀도를 달성할 수 있음을 입증했다고 한다. 매체에 따르면 전해질에 첨가된 브롬화물 이온(Br-)은 충전 과정에서 극성 요오드브로마이드(IBr)를 생성, H2O와의 반응을 촉진해 요오드산염을 형성할 수 있다. 충방전 과정에서 형성된 브롬화물 중간체는 반응 과정을 최적화해 전기화학 반응의 동역학 및 가역성을 효과적으로 향상시켰다. 연구자들이 테스트했을 때 바나듐 양극을 사용한 수성 전해질을 사용해 결과적으로 생성된 배터리가 1,000 사이클을 초과해 매우 안정적이라는 것을 발견했다. 수성 배터리의 에너지 밀도는 일부 고체 전해질 재료보다 높지만, 비용은 기존 리튬이온배터리와 비슷하다고 한다. 더드라이브 / 조윤주 기자 auto@thedrive.norcal-art.com
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