연구원들은 더 안전하고 저렴하며 효율적인 배터리를 위한 '규산염 마법'을 풀었습니다.

세계는 재생 에너지로 빠르게 전환하고 있지만, 단점이 있습니다. 태양광은 밤에 떨어지고, 풍력은 불규칙하게 후퇴하고 상승합니다. 잉여가 있을 때 전기 그리드에서 에너지를 저장하고 충분하지 않을 때 배치할 수 있는 새로운 기술이 개발되어야 합니다.

충전식 리튬 이온 배터리는 스마트폰부터 전기 자동차에 이르기까지 다양한 기기에 전원을 공급하며 일상생활에 중요한 역할을 합니다.

그러나 이들은 리튬, 니켈, 코발트와 같은 제한된 자원에 의존하기 때문에 지속 가능성과 비용에 대한 우려가 제기되고 있습니다.

WPI 화학공학과 제임스 H. 매닝 교수인 샤오웨이 텡은 그리드 에너지 저장을 위한 새로운 배터리 기술을 탐색하는 팀을 이끌고 있습니다.

유럽 ​​과학 저널 ChemSusChem 에 게재된 최근 연구진의 결과 에 따르면, 철을 전해질 첨가제인 규산염으로 처리하면 고성능 알카라인 배터리 양극을 만들 수 있다고 합니다.

알루미늄에 이어 지구 지각에서 두 번째로 풍부한 금속인 철은 니켈과 코발트에 비해 훨씬 지속 가능합니다.

미국에서만 매년 약 4,000만 톤이 넘는 철과 강철을 폐기물에서 재활용합니다.

Teng은 철이 이미 토마스 에디슨이 1900년대에 발명한 철-니켈 알카라인 전지의 양극으로 사용되고 있지만, 충전 시 수소 가스가 생성되고 방전 시 불활성 철 산화물이 생성되어 에너지 효율과 저장 용량이 낮다고 지적합니다.

Teng은 "배터리를 충전할 때 수소 가스가 형성되는 것은 바람직하지 않습니다."라고 말했습니다.

"이것은 배터리 시스템의 에너지 효율성을 상당히 손상시킵니다. 이러한 기술적 과제를 해결하지 않으면, 철 알칼리 배터리는 전기 그리드와 결합되는 현대 에너지 저장 시스템에 덜 매력적입니다."

ChemSusChem 에 게재된 10월 7일 표지 기사에서 해당 팀은 전해질에 규산염을 추가하면 수소를 생성하지 않고도 배터리를 충전할 수 있다고 보고했습니다.

WPI의 박사과정 학생이자 논문의 주저자인 Sathya Jagadeesan은 규소와 산소의 화합물인 규산염은 유리, 시멘트, 단열재, 세제에서 저렴하고 간단한 제제로 오랫동안 사용되어 왔다고 말했습니다. 연구팀은 규산염이 배터리 전극과도 강하게 상호 작용하여 수소 가스 생성을 억제한다는 사실을 발견했습니다. Teng은 이 새로운 공정이 마이크로그리드나 개별 태양광 또는 풍력 발전소와 같은 에너지 저장 응용 분야에서 철-공기 및 철-니켈 배터리의 알칼리성 철 산화환원 화학을 개선할 수 있다고 말했습니다.

출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2024/10/241017173215.htm