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저렴한 액체 금속 배터리



(A type of battery first invented nearly five decades ago could catapult to the forefront of energy storage technologies, thanks to a new finding by researchers at MIT and other institutions. Credit: Illustration modified from an original image by Felice Frankel)


  
 최근 대용량 에너지 저장 장치에 대한 수요가 점점 커지고 있습니다. 데이터 센터나 일부 공장, 주요 산업시설, 대형 병원 등 24시간 전력 공급이 필요한 시설이 늘어난 것도 이유지만, 더 중요한 이유는 풍력과 태양광 같은 신재생에너지 비중이 늘어나면서 안정적인 에너지 공급을 보장할 에너지 저장 장치의 수요가 커졌기 때문입니다. 


 여기에는 배터리 방식은 물론이고 높은 고온의 용융염을 이용하거나 물의 위치 에너지를 이용하는 방법 등 여러 가지 방법이 있습니다. 그 가운데 배터리 방식의 경우 현재 널리 사용되는 리튬 이온 배터리가 너무 비싸다는 문제점이 있습니다. 비록 리튬 배터리를 사용한 대용량 에너지 저장장치(ESS)가 선보이고 있긴 하지만 더 저렴한 대안에 대한 연구가 꾸준한 이유입니다. 


 MIT의 연구팀은 지난 1968년 제안된 바 있는 액체 금속 배터리 Liquid-metal batteries의 실용화를 앞당길 새로운 디자인을 선보였습니다. 이 배터리는 높은 온도에서 녹인 용융염(molten salt)를 배터리 전해질로 사용하는 배터리로 매우 높은 에너지 저장 효율과 저렴한 가격을 지녔지만, 높은 온도에서 전극 등 다른 부분을 안정적으로 유지하기 힘들어 상용화되지 못하고 있습니다. 


 MIT의 연구팀은 과거처럼 얇은 세라믹 한 층을 사용하기 보다 특수 코팅된 금속 그물망 (specially coated metal mesh)을 사용한 분리막을 개발했습니다. 연구팀은 구하기 어려운 소재보다 오히려 쉽게 구할 수 있는 철제 금속 그물망에 titanium nitride 코팅을 하는 것이 제조도 간단하고 성능도 더 좋게 나온다고 설명했습니다. 


 연구를 이끈 MIT의 도날드 샤도웨이(Donald Sadoway) 교수는 액체 금속 배터리 분야의 리더로 대용량의 저렴한 용융염 소듐 배터리를 만들기 위해 노력하고 있습니다. 물론 낮은 온도에서 다루기 쉬운 형태의 저렴한 전해질 배터리 역시 경쟁적으로 개발되고 있기 때문에 차세대 대용량 배터리의 선두 주자가 될지는 알 수 없지만, 상당히 독특한 시도임은 분명합니다. 



 참고 


 Huayi Yin et al, Faradaically selective membrane for liquid metal displacement batteries, Nature Energy (2018). DOI: 10.1038/s41560-017-0072-1 , http://nature.com/articles/doi:10.1038/s41560-017-0072-1x 




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