일본 과학자들은 충전-방전 사이클을 여러 번 거쳐 배터리 용량이 저하된 후에도 원래 용량을 크게 회복할 수 있는 방법을 개발했습니다.
전기 자동차용 리튬 배터리. 사진: South_agency/iStock
리튬 이온 배터리는 오늘날 가장 널리 사용되는 충전식 배터리로, 전기 자동차, 노트북, 스마트폰 등 자동차와 일상 생활에 전력을 공급합니다. 하지만 시간이 지남에 따라 전하를 저장하는 능력이 저하되어 효율과 신뢰성이 떨어집니다. 이는 배터리 내부에 에너지를 저장하고 방출하는 전기적으로 대전된 입자, 즉 이온이 손실되기 때문입니다.
일본 도요타 중앙 연구개발 연구소의 전문가 팀은 이러한 이온을 보충하고 배터리의 원래 용량을 크게 회복하는 방법을 발견했다고 Interesting Engineering이 3월 10일에 보도했습니다. 이 새로운 연구는 저널 Joule에 게재되었습니다.
구체적으로, 그들은 재생 시약이라는 특수 물질을 배터리에 주입했습니다. 이 물질은 화학 반응을 일으켜 배터리의 에너지 저장을 돕는 두 가지 유형의 하전 입자인 전자와 리튬 이온을 더 많이 생성했습니다. 이 입자들을 첨가함으로써 연구팀은 배터리 성능 저하를 되돌리고 원래 용량의 80%를 회복할 수 있었습니다. 재생 배터리는 100회의 충방전 사이클 동안에도 성능을 유지할 수 있었습니다.
연구팀은 자동차용 배터리를 포함한 다양한 크기의 배터리에 새로운 방법을 시험했습니다. 연구의 책임 과학자인 오기하라 노부히로는 "실험실에서 사용된 소형 배터리뿐만 아니라 자동차에 사용되는 대형 배터리에서도 효과가 검증되었습니다."라고 말했습니다.
이 새로운 방법은 리튬 이온 배터리의 수명을 연장하여 폐기되거나 복잡한 분해 및 재활용 과정을 거치지 않고도 전기 자동차나 기타 장치에 재사용할 수 있도록 합니다. 리튬 이온 배터리에는 코발트와 니켈과 같은 희귀 금속이 포함되어 있는데, 이러한 금속은 종종 지속 불가능한 방식으로 채굴되기 때문에 이를 통해 비용, 자원, 그리고 환경을 절약할 수 있습니다.
그러나 이 새로운 방법은 모든 종류의 열화된 배터리에 적합한 것은 아니며, 반복적인 충방전으로 인해 이온이 손실된 배터리에만 효과적일 뿐, 구조적 손상이나 기타 열화가 발생한 배터리에는 효과가 없습니다. 또한, 배터리의 상태를 정확하게 진단하여 화학 주입에 적합한지 여부를 판단하는 방법이 필요합니다.
임페리얼 칼리지 런던에서 배터리 성능 저하를 연구하는 재클린 에지는 배터리에 화학물질을 주입할 경우 발생할 수 있는 부작용과 안전성을 이해하기 위해서는 장기적인 연구가 필요하다고 말했습니다. 연구팀은 이 새로운 방법에 대한 특허를 출원했으며, 여러 기업과 정부 기관의 관심과 지원을 받고 있습니다.
투 타오 ( 흥미로운 엔지니어링 에 따르면)
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