그린-X
친환경적인 리튬 이온 배터리를 제조하기 위한 연구
<Richie Fong은 McGill 실험실에서 음극에 대한 연구를 수행합니다>
전 세계적으로 전기 자동차로의 전환이 가속화되고 있지만 배터리 재료 추출은 높은 비용을 수반하는 상당한 환경 발자국을 가지고 있습니다.
이제 McGill University 연구원이 주도한 두 가지 연구는 전기 자동차에 사용되는 더 저렴하고 친환경적인 리튬 이온 배터리를 제조하기 위한 연구에 희망을 제공합니다.
그들의 발견은 DRX(Disordered Rock-Salt-type) 음극 물질로 알려진 보다 지속 가능하고 저렴한 금속을 사용하여 배터리를 생산할 수 있는 가능성을 열어줍니다.
첫 번째 연구에서 수석 저자인 재료 공학 박사 과정 학생인 Richie Fong을 포함한 공학 연구원들은 음극에 초점을 맞췄습니다. 배터리의 가장 비싼 구성 요소인 음극은 전통적으로 코발트 및 니켈과 같은 지속 불가능한 금속으로 만들어집니다. 철은 가장 저렴한 대안이 될 수 있지만 지금까지 기존 철 기반 음극은 장거리 EV에 전력을 공급하기에 충분한 저장 용량이 부족했습니다.
어드밴스드 에너지 머티리얼즈(Advanced Energy Materials)에 발표된 연구 결과는 이러한 인식에 결정적인 도전을 제기합니다. 연구진은 전자 저장 공정을 수정하여 철 기반 DRX 음극을 성공적으로 설계하여 철 기반 양극 재료에 대해 기록된 최고의 저장 용량을 달성했습니다. 이 혁신은 리튬 이온 배터리 비용을 20% 절감할 수 있습니다.
에너지 및 환경 과학(Energy & Environmental Science)에 발표된 두 번째 연구에서, 광업 및 재료 공학과 조교수이자 윌리엄 도슨 장학생인 이진혁 교수가 이끄는 팀은 또 다른 지속 가능한 대안인 망간 기반 무질서 암염(Mn-DRX)의 잠재력을 밝혔습니다. 이 소재는 저렴한 비용으로 높은 에너지 함량을 제공하지만 낮은 전기 전도성과 구조적 불안정으로 인해 실제 적용이 방해를 받았습니다.
한국과학기술원(KAIST)의 과학자들과 협력하여 새로운 솔루션을 발견했습니다. 다중벽 탄소나노튜브와 접착 바인더를 전극 첨가제로 사용하여 Mn-DRX 음극 사상 최고 수준의 실용 에너지 밀도를 달성했습니다.
"우리의 발견은 리튬 이온 배터리 개발의 미래에 대한 엄청난 가능성을 가지고 있으며, 보다 저렴하고 지속 가능한 에너지 저장 솔루션을 향한 길을 제공합니다." 라고 Lee는 설명하며, 업계 파트너가 이미 이러한 혁신을 시장에 출시하기 위해 연구원들과 협력하고 있다고 덧붙였습니다.
이상의 기사는 2024년 5월 28일 TechXplore에 게재된 “Battery breakthrough could usher in greener, cheaper electric vehicles”제목의 기사 내용을 편집하여 작성하였습니다.
* 원문정보 출처 : Battery breakthrough could usher in greener, cheaper electric vehicles (techxplore.com)
* 추가정보1 출처 : Redox Engineering of Fe‐Rich Disordered Rock‐Salt Li‐Ion Cathode Materials - Fong - Advanced Energy Materials - Wiley Online Library
* 추가정보2 출처 : Nearly all-active-material cathodes free of nickel and cobalt for Li-ion batteries - Energy & Environmental Science (RSC Publishing)