새로운 배터리 기술로 전기 자동차가 더욱 안전해졌습니다.

아직 연구 단계에 있지만, 마그네슘 기반 고체 배터리 기술은 기존 방식보다 수명이 훨씬 길다는 장점 때문에 주목받고 있습니다.

안전성과 낮은 재료비 덕분에 리튬 이온 배터리 기술의 유망한 대안으로 여겨지지만, 고체 마그네슘 배터리 구성 요소 간의 계면에서 발생하는 바람직하지 않은 반응으로 인해 성능이 저하되고 배터리 수명이 단축됩니다.

업계는 전기차 배터리의 안전성과 내구성을 높이기 위해 노력하고 있습니다.

사진: 로이터

일본 도호쿠 대학의 연구팀이 배터리 성능을 저하시키는 화학 반응을 안정성과 이온 이동을 향상시키는 메커니즘으로 전환하는 방법을 발견했습니다. 연구팀은 이러한 접합 반응을 완전히 제거할 필요는 없으며, 오히려 신중하게 제어함으로써 장기적인 안정성을 유지하면서 배터리 내부의 마그네슘 이온 이동성을 향상시킬 수 있다는 것을 밝혀냈습니다.

연구팀은 화학적 반응성과 이온 이동의 균형을 맞추기 위해 마그네슘-주석(Mg-Sn) 합금 양극 전극을 개발했습니다. 양극의 표면 및 내부 구조를 조정함으로써 충전 및 방전 과정에서 더욱 균일한 마그네슘 증착과 원활한 이온 이동을 가능하게 하는 조건을 조성했습니다.

도호쿠대학교 첨단재료연구소의 하오 리 교수는 "오랫동안 계면 반응은 피해야 할 대상으로 여겨져 왔습니다. 하지만 저희 연구는 이러한 반응을 억제하는 대신 신중하게 조절하면 고체 마그네슘 배터리의 효율을 훨씬 높일 수 있다는 것을 보여줍니다."라고 말했습니다.

중국에서 전기차에 '배터리 점화' 기술을 시험하는 모습이 담긴 영상 입니다.

고체 마그네슘 배터리 기술 발전의 핵심.

개선된 양극을 제작하기 위해 연구팀은 마그네슘에 주석을 첨가하여 안정적인 화합물인 _Mg₂Sn을 형성했는데, 이는 배터리 내부의 반응을 조절하는 데 도움이 됩니다. 연구팀은 다양한 하위상을 가진 여러 마그네슘 기반 합금을 테스트하여 최상의 전기화학적 성능을 나타내는 조성을 찾아낸 다음, 배터리 작동 조건에서 이온 전달, 계면 안정성 및 사이클 거동과 같은 요소를 측정하여 재료를 평가했습니다.

실험 결과, 최적화된 Mg-Sn 합금이 전반적으로 가장 우수한 성능을 보였으며, 고체 배터리 테스트에서 1,300시간 이상 안정적인 작동을 유지했습니다. 또한, 이 합금은 순수 마그네슘보다 충방전 사이클 수명이 400배 더 길어 배터리 수명 향상에 상당한 효과를 보여주었습니다.

연구진은 미래의 배터리 개발은 이온 전도도 향상뿐만 아니라 이러한 계면에서 발생하는 화학 반응 제어에도 초점을 맞춰야 한다고 제안합니다. 그들의 연구 결과는 반응성과 이온 수송의 균형을 동시에 맞추는 것이 미래 고체 배터리 시스템을 위한 새로운 설계 전략이 될 수 있음을 시사합니다.

출처: https://thanhnien.vn/cong-nghe-pin-moi-giup-xe-dien-an-toan-hon-185260527143149412.htm