화학 물질 주입은 오래된 배터리를 '되살리는' 데 도움이 됩니다.

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일본 과학자들이 충방전 과정을 여러 번 거치면서 성능이 저하된 배터리의 원래 용량을 크게 복원하는 방법을 개발했습니다.

전기 자동차에 사용되는 리튬 배터리. 사진: South_agency/iStock — 전기 자동차에 사용되는 리튬 배터리. 사진: *South_agency/iStock*

현재 리튬 이온 배터리는 전기 자동차, 노트북, 스마트폰 등 일상적인 기기에 전력을 공급하는 가장 일반적인 충전식 배터리 유형입니다. 그러나 시간이 지남에 따라 리튬 이온 배터리는 충전 용량이 점차 감소하여 효율성과 신뢰성이 떨어집니다. 이는 배터리 내부에서 에너지를 저장하고 방출하는 전하 운반체, 즉 이온이 손실되기 때문입니다.

일본 도요타 중앙연구개발연구소의 전문가팀이 이온을 보충하고 배터리의 원래 용량을 크게 복원하는 방법을 발견했다고 Interesting Engineering이 3월 10일 보도했습니다. 이번 연구 결과는 학술지 Joule에 게재되었습니다.

구체적으로, 연구팀은 배터리에 복구 시약이라는 특수 물질을 주입했습니다. 이 물질은 화학 반응을 일으켜 더 많은 전자와 리튬 이온을 생성합니다. 이 두 가지 종류의 대전 입자는 배터리가 에너지를 저장하는 데 도움을 줍니다. 이러한 입자를 추가함으로써 연구팀은 배터리의 열화 과정을 되돌리고 원래 용량의 80%를 복원할 수 있었습니다. 복원된 배터리는 100회 충방전 주기 동안 성능을 유지할 수 있습니다.

연구팀은 자동차에 사용되는 배터리를 포함하여 크고 작은 다양한 종류의 배터리에 새로운 방법을 적용하여 테스트했습니다. 연구 책임자인 오기하라 노부히로 박사는 "실험실에서 소형 배터리뿐만 아니라 자동차에 사용되는 대형 배터리에서도 효과가 입증되었습니다."라고 밝혔습니다.

이 새로운 방법은 리튬 이온 배터리의 수명을 연장하여, 폐기하거나 복잡한 분해 및 재활용 과정을 거치지 않고 전기 자동차나 다른 기기에 재사용할 수 있도록 합니다. 이는 비용과 자원을 절약할 뿐만 아니라 환경 보호에도 기여합니다. 리튬 이온 배터리에는 코발트와 니켈 같은 희토류 금속이 포함되어 있는데, 이러한 금속은 종종 지속 불가능한 방식으로 채굴되기 때문입니다.

하지만 이 새로운 방법은 모든 유형의 열화 배터리에 적합한 것은 아닙니다. 반복적인 충방전으로 인해 이온 손실이 발생한 배터리에만 효과적이며, 구조적 손상이나 다른 형태의 열화가 발생한 배터리에는 효과가 없습니다. 또한, 배터리의 상태를 정확하게 진단하고 화학 주입에 적합한지 여부를 판단하기 위한 정밀한 진단 방법이 필요합니다.

임페리얼 칼리지 런던의 배터리 열화 전문가인 재클린 에지에 따르면, 배터리에 화학 물질을 주입하는 것의 잠재적인 부작용과 안전성을 더 잘 이해하기 위해서는 장기적인 연구가 필요합니다. 연구팀은 이 새로운 방법에 대한 특허를 출원했으며, 여러 기업과 정부 기관으로부터 관심과 자금 지원을 받고 있습니다.

Thu Thao ( Interesting Engineering 에 따르면)

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