뜨겁거나 차가운 환경에서도 작동하는 고밀도 리튬 황 배터리

(Battery cells are tested in an oven. Credit: David Baillot/UC San Diego Jacobs School of Engineering)

(Study first author Guorui Cai prepares to test battery technology at sub-zero temperatures. Credit: David Baillot/UC San Diego Jacobs School of Engineering)

캘리포니아 대학 샌디에이고 캠퍼스의 과학자들이 매우 높은 에너지 밀도와 넓은 온도 범위에서 작동할 수 있는 리튬 황 배터리 기술을 개발했다는 소식입니다.

리튬이온 배터리의 단점은 너무 춥거나 더워지면 효율이 낮아진다는 것입니다. 특히 뜨거운 상태에서는 폭발 위험이 있어 전기차 같은 경우 별도의 냉각 시스템이 필요합니다. 이 문제는 배터리가 도로에 가까운 바닥에 위치했다는 사실 때문에 더 심각해질 수 있습니다. 여름에는 덥고 겨울에는 춥기 때문입니다.

따라서 많은 연구자들이 높은 온도에서 안정적으로 작동할 수 있는 배터리 기술을 개발하고 있습니다. 캘리포니아 대학의 연구팀은 리튬 이온과 느슨하게 결합하는 전해질 용액을 만들어 배터리의 전해질이 충전 중에 더 균등하게 분포할 수 있게 만들었습니다. 그리고 이를 현재 개발 중인 고밀도 금속 양극과 황 기반 음극에 사이에 넣었습니다.

그 결과 연구팀의 리튬 황 배터리는 영하 40도에서도 용량의 87.5%를 유지했으며 섭씨 50도에서는 115.9%로 용량이 증가했습니다. 참고로 전해질의 경우 리튬염과 디부틸 에테르 (dibutyl ether)로 만들었는데, 후자는 끓는 점이 섭씨 141도로 매우 높은 온도를 견딜 수 있습니다.

연구팀은 이 배터리 기술이 높은 온도 범위에서 안정적으로 작동할 뿐 아니라 현재 배터리 용량을 두 배 정도로 높일 수 있다고 보고 상용화를 위해 개발을 계속하고 있습니다. 다만 배터리 분야가 워낙 여러 곳에서 동시 다발적으로 신기술을 내놓고 있어 시장에서 성공할 기술을 미리 알기는 어렵습니다. 하지만 이렇게 꾸준한 기술 개발이 이뤄지면 10년, 20년 후 전기차는 확실한 주류로 자리 잡을 것으로 생각합니다.

참고

https://newatlas.com/energy/energy-dense-lithium-sulfur-battery-extreme-temperatures/

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