물 배터리는 이제 리튬 배터리보다 더 안전하고 지속 가능한 옵션으로 간주됩니다. - 사진: 황혜노
사우디아라비아의 킹 압둘라 과학기술대학교(KAUST) 과학자 팀은 용매로 물을 사용하는 수계 배터리가 성능과 수명을 빠르게 잃는 주요 이유를 발견했습니다. 바로 "자유수" 분자가 양극을 손상시키는 부작용을 일으킨다는 것입니다.
연구팀은 황산아연과 같은 소량의 값싼 황산염만을 사용해 이 문제를 효과적으로 극복했고, 배터리 수명을 10배 이상 늘렸습니다.
연구팀에 따르면, "자유수"는 배터리 내 다른 이온과 단단히 결합되지 않은 물 분자입니다. 이러한 상태에서는 물이 전극 구성 요소와 반응하여 에너지 손실과 재료 부식을 유발할 가능성이 더 높습니다.
황산염을 첨가하면 황산 이온이 "물 분자 접착제" 역할을 하여 결합 구조에서 물을 더욱 단단히 고정시켜 해로운 부작용을 크게 줄입니다.
KAUST의 CREST 재생 에너지 및 저장 기술 센터의 수석 연구원이자 소장인 후삼 알샤리프 교수는 "이번 발견은 물의 구조가 배터리 화학에서 핵심적인 역할을 하지만 이전에는 간과되어 왔다는 것을 보여줍니다."라고 말했습니다.
대부분의 실험에서 황산아연을 사용했지만, 예비 결과는 황산 이온의 "하이드로겔" 효과가 다른 여러 금속 음극에도 적용된다는 것을 보여줍니다. 이는 수계 전지 제품군 전체의 수명을 향상시킬 수 있는 보편적이고 간단하며 효과적인 솔루션을 개발할 가능성을 열어줍니다.
"황산염은 저렴하고 쉽게 구할 수 있으며 화학적으로 안정적이어서 우리의 솔루션은 과학적으로나 경제적 으로 실행 가능합니다."라고 대부분의 실험을 수행한 연구원 주윤페이는 말했습니다.
수계 배터리는 현재 대규모 재생 에너지 저장 시스템(예: 전력망용 태양광 발전 시스템)에서 리튬 배터리보다 더 안전하고 지속 가능한 대안으로 여겨지고 있습니다. 전 세계 수계 배터리 시장은 2030년까지 100억 달러를 돌파할 것으로 예상됩니다.
이 연구는 KAUST의 오마르 모하메드, 오마르 바크르, 시샹 장, 마니 사라티 교수가 참여한 가운데 저널 Science Advances에 게재되었습니다.
출처: https://tuoitre.vn/bat-ngo-cach-giup-pin-nuoc-ben-gap-10-lan-gia-re-beo-20250731095443709.htm
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