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새로운 유기물 전극 소재를 이용한 소듐 이온 배터리



 휴스턴 대학의 과학자들이 높은 에너지 저장 밀도와 충방전 사이클을 지닌 고체 소듐 배터리를 개발했습니다. 소듐 혹은 나트륨 이온 배터리는 리튬이온 배터리와 비슷한 성질을 지녔음에도 폭발이나 화재 위험성이 작으며 나트륨이라는 극히 흔한 원소를 사용해 리튬보다 훨씬 저렴하게 생산할 수 있습니다. 


 소듐 이온 배터리의 문제는 에너지 저장 밀도 및 충방전 사이클이 현재 나와 있는 리튬이온 배터리보다 낮다는 점입니다. 현재 초기 제품들이 나와 있기는 하지만, 성능 문제로 널리 사용되지는 못하고 있습니다. 그러나 갈수록 증가하는 배터리 수요에 대응하기 위해 많은 연구가 이뤄지는 분야이기도 합니다. 


 소듐 이온 배터리 역시 전극 소재와 전해질 사이의 저항이 문제가 됩니다. 과학자들은 유기물 음극 소재를 사용해 에너지 저장 밀도를 높여 왔지만, 충방전을 거듭할수록 열화가 빠르게 진행되 배터리 수명이 크게 짧아지는 문제가 있었습니다. 휴스턴 대학의 얀 야오 교수 (Yan Yao, associate professor of electrical and computer engineering at the University of Houston)를 비롯한 연구팀은 PTO (pyrene-4,5,9,10-tetraone)라는 유기물 음극 (Organic Cathode) 전극 소재를 사용해 에너지 밀도를 높게 유지하면서도 200회 정도의 충방전 사이클을 유지했습니다. 


 물론 상용화를 위해서는 더 많은 충방전 횟수가 필요하지만, 소듐 이온 배터리의 가능성을 보여준 연구 결과 중 하나라고 할 수 있습니다. 가격에서 잠재력이 큰 만큼 소듐 이온 배터리의 미래는 어둡지 않다고 생각합니다. 


 참고 


Fang Hao et al. Taming Active Material-Solid Electrolyte Interfaces with Organic Cathode for All-Solid-State Batteries, Joule (2019). DOI: 10.1016/j.joule.2019.03.017



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