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2017년 10월 12일 목요일

비용 대 용량에서 리튬 이온 전지를 넘어선 나트륨 이온 배터리?



 리튬 이온 배터리는 에너지 저장 밀도면에서 현재 사용되는 2차 전지 가운데 가장 뛰어날 뿐 아니라 비교적 저렴한 가격에 대량 생산이 가능합니다. 하지만 리튬이라는 소재 자체가 지구 지각에 흔한 물질이 아닌데다 화재의 위험성이 여전히 존재해서 더 안전하고 저렴한 대체제를 찾기 위한 노력이 계속되고 있습니다. 


 나트륨은 100% 만족할만한 대체제는 아니지만, 적어도 리튬과는 비교할 수 없을 만큼 쉽게 구할 수 있고 리튬과 비슷한 특성을 지녀 중요한 후보로 거론되고 있습니다. 이미 나트륨(소듐) 이온 배터리가 시중에 나와있으며 개량을 거듭하고 있어 앞으로 리튬 이온 배터리의 경쟁자가 될 가능성을 보여주고 있지만, 아직은 성능대 가격 대비 뒤쳐진 상태입니다.




 스탠포드 대학의 연구팀은 나트륨염 양극과 나트륨 이온, 그리고 마요이노시톨 이온과 인 음극(sodium salt cathode where positively-charged sodium ions are bound to negatively-charged myo-inositol ions, and a phosphorus anode)을 이용한 새로운 나트륨 이온 배터리를 개발했습니다. 


 물론 이 배터리 역시 에너지 밀도 면에서는 리튬을 능가하지는 못하지만, 연구팀의 주장에 의하면 같은 용량의 리튬 배터리 대비 80% 정도의 비용으로 가격대 용량 비에서 앞선다는 것입니다. 물론 실제로 대량 생산되는 물건이 아니기 때문에 이 주장 역시 검증이 필요하지만, 흥미로운 소식인점은 분명합니다. 


 새로 개발된 나트륨 이온 배터리의 에너지 저장 밀도는 726 Wh kg^−1이고 에너지 효율성은 87% 정도인데, 내구성과 안전성, 충방전 사이클 등 여러 가지 이슈를 더 해결해야 경쟁력 있는 나트륨 이온 배터리로 거듭날 수 있을 것 같습니다. 


 일단 성능으로 어느 정도 리튬 이온 배터리를 따라잡으면 나트륨이란 소재 자체가 매우 저렴하기 때문에 대량 생산 시 가격 경쟁력을 갖출 가능성이 상당히 큽니다. 전기 자동차는 물론 대용량 에너지 저장 장치의 수요가 점차 커지고 있다는 점을 감안하면 앞으로 나트륨 이온 배터리에 대한 연구와 투자가 계속해서 진행될 것으로 생각합니다. 


 참고 




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