삼성의 폭발하는 갤럭시노트7 스마트폰 가장 악명 높은 사례일지 모르지만 리튬 이온 배터리를 사용하는 많은 장치에서 가연성 사고가 발생했습니다. 통계적으로는 드물지만 이는 리튬 이온 기술의 위험 중 하나입니다. 배터리의 양극과 양극 구성 요소를 분리해 주는 투과성 폴리에틸렌 분리막의 문제로 인해 자주 발생합니다.
미시간 대학에서 나온 새로운 연구는 더 안전하고 덜 가연성인 배터리를 만드는 데 도움이 될 수 있습니다. 그러나 현재 리튬 이온 셀의 출력을 두 배로 늘리고 더 이상 공간을 차지하지 않으면서도 그렇게 할 수 있습니다.
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“우리는 액체 대신 고체 세라믹 전해질을 사용하는 새로운 배터리 기술을 가능하게 하는 효과적인 접근 방식을 개발하고 시연했습니다.” 제프 사카모토, 미시간 대학교 기계 공학과 부교수는 Digital Trends에 말했습니다. “이 세라믹은 리튬 금속에 대한 안정성과 실온에서의 높은 전도성으로 인해 독특합니다. 이 두 가지 특성을 통해 금속 리튬 양극을 사용할 수 있으며, 이는 리튬 이온 기술에 비해 에너지 밀도를 두 배로 늘릴 수 있습니다. 역사적으로 리튬 이온 성능은 지난 20년 동안 매년 몇 퍼센트씩 증가해 왔습니다. 더욱이 리튬 이온 성능은 리터당 약 600와트시로 최고조에 달하고 있습니다. 이 배터리는 에너지 밀도를 100% 향상시킬 수 있습니다.”
테스트에서 세라믹 전해질은 장기간 사이클링 후에도 눈에 띄는 저하가 나타나지 않았는데, 이는 결국 일반 리튬 이온 배터리를 죽일 수 있는 문제입니다. 이 기술은 또한 충전 시간을 훨씬 더 빠르게 만들 수도 있습니다.
하지만 실제로 배터리 폭발 위험을 완전히 없앨 수 있을까요? "극적인" 차이가 있을 수 있지만 Sakamoto는 더 많은 연구가 필요하다는 점을 인정했습니다. “우리의 세라믹 전해질은 공기 중에서 섭씨 1,000도에서 만들어집니다.”라고 그는 계속 말했습니다. “가연성이 아닙니다. 그러나 리튬 금속도 반응성이 있지만 가연성은 아닙니다. 우리는 리튬금속 기반 배터리의 안전성을 정량화하기 위한 테스트를 진행하고 있으며, 리튬금속 역시 안전상의 위험을 초래할 수 있음을 인정합니다.”
연구의 다음 단계에는 제조 공정 개발이 포함됩니다. 지금부터 1년이 조금 안 되는 시점인 2019년 7월까지 이를 시연할 수 있을 것으로 기대됩니다. Sakamoto는 “그때까지 사전 파일럿 규모 프로세스가 마련되기를 희망합니다.”라고 말했습니다. “아직 어려움이 많지만 그 과정에서 많은 것을 배우고 발전하고 있습니다.”
작업을 설명하는 논문은 다음과 같습니다. 최근 Journal of Power Sources에 게재됨.
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