인공지능, 배터리 소진 시 부활시키는 '엘릭서' 발견

유엔 개발 계획(UNDP)에 따르면, 폐기해야 할 사용된 리튬 이온 배터리의 양은 올해 90만 톤에서 2040년까지 2,050만 톤으로 급증할 수 있습니다.

중국의 한 연구진이 고갈된 리튬 이온 배터리를 '살릴' 수 있는 새로운 방법을 발표했습니다. 이를 통해 전기 자동차에서 나오는 전자 폐기물의 양을 크게 줄이고 새로운 배터리를 생산할 필요성을 줄일 수 있는 가능성이 열렸습니다.

"이 연구는 수명이 다한 배터리를 재사용하는 새로운 아이디어를 제시한다는 점에서 혁신적입니다."라고 최근 Nature 저널에 게재된 새로운 연구에는 참여하지 않았지만, 전기 자동차 배터리를 전문으로 하는 상하이 통지대학교의 Jiangong Zhu 교수가 말했습니다 .

유엔 개발 계획(UNDP)에 따르면, 폐기해야 할 리튬 이온 배터리의 양은 올해 90만 톤에서 2040년까지 2,050만 톤으로 급증할 수 있습니다. 중국 전자 에너지 절약 기술 협회 회장인 황 젠중(黃建忠)에 따르면, 전기 자동차 보급에서 세계적인 선두주자인 중국은 현재 매년 약 280만 톤의 폐배터리를 처리하고 있습니다.

급속도로 증가하는 소비자 시장과 폐기물에 대한 전망에 직면하여, 푸단대학교의 화학자 웨가오와 그의 동료들은 특히 전기 자동차 배터리의 폐기에 대한 수요가 엄청나게 증가할 것이라고 예측했습니다.

일반적으로 전기차 배터리는 약 8~10년 정도 사용 후 사용 한계에 도달합니다. 즉, 용량이 원래 용량의 80% 이하로 감소합니다. 배터리 비용은 차량 총 비용의 약 40%를 차지합니다.

가오의 팀은 방전된 배터리에 리튬 이온을 "전달"할 수 있는 분자를 찾고자 했습니다. "어떤 종류의 분자가 그런 역할을 하는지, 그 분자의 화학 구조는 무엇인지 전혀 알 수 없었습니다. 그래서 인공지능의 도움을 받았습니다."라고 가오의 팀에 속한 푸단대학교 박사과정생 치하오 자오는 말했습니다.

연구팀은 화학 법칙으로 훈련된 AI 모델을 전기화학 반응 데이터베이스와 결합하여 전해질 용액에 쉽게 용해되고 생산 비용이 낮은 분자를 찾았습니다. 그 결과, AI는 세 가지 후보 물질을 제안했으며, 그중 리튬 트리플루오로메탄설피네이트(LiSO₂CF₃)라는 염이 최적의 물질로 확인되었습니다.

연구진은 이 리튬 이온 염을 전해질 용액(배터리 전극 사이를 이온이 이동할 수 있도록 하는 매개체)에 용해시켜 시험했습니다. 가오는 이 방법을 환자에게 정맥 주사하는 것에 비유했습니다. "아픈 사람의 회복을 돕는 약을 주사할 수 있다면, 방전된 배터리에 같은 '영약'을 투여할 수 없는 이유는 무엇일까요?"

연구 결과는 이 화합물이 전기 자동차에 일반적으로 사용되는 리튬철인산(LFP) 배터리의 수명을 크게 연장할 수 있음을 보여주었습니다. 일반적인 LFP 배터리는 약 2,000회 충전 및 방전을 거친 후 "수명 종료"로 간주될 수 있습니다.

하지만 배터리가 이 한계점에 도달하려 할 때 전해질 용액을 추가함으로써 연구팀은 배터리 용량을 상당 부분 회복시켜 거의 새 배터리처럼 작동하게 할 수 있었습니다. 실험이 끝날 무렵, 배터리는 약 12,000회의 충전-방전 사이클 후에도 용량의 96%를 회복했습니다.

추가 실험 결과, 이 방법은 NMC(니켈, 망간, 코발트) 리튬 이온 배터리에도 효과가 있는 것으로 나타났습니다.

푸단대학교는 현재 중국 배터리 소재 제조업체인 저장융타이(Zhejiang Yongtai)와 협력하여 이 기술을 상용화하고 있습니다. 가오(Gao)는 이 협력을 통해 전기차 소유주들이 폐배터리를 가져와 재생하는 "배터리 부스트 스테이션" 시스템이 구축될 것으로 예상합니다.

리버풀 소재 시안 교통대학교의 류천광 교수는 이 아이디어가 "유망하다"고 말했습니다. 하지만 그는 새로운 방식이 다양한 배터리 화학 물질과의 호환성을 확보하는 것, 그리고 더 중요하게는 부활한 배터리의 안전성을 시험하는 것과 같은 몇 가지 과제에 여전히 직면해 있다고 지적했습니다.

또한, 전기차의 동력원은 단일 배터리가 아니라 수백, 심지어 수천 개의 배터리와 열 제어 시스템 및 기타 복잡한 부품들이 결합된 시스템입니다. 가오는 "현재는 단일 배터리만 테스트하고 있기 때문에 전체 배터리 팩에 적용할 방법을 찾아야 합니다."라고 말했습니다.

런던에 본사를 둔 컨설팅 회사인 Circular Energy Storage의 전무이사인 한스 에릭 멜린에 따르면, 가오의 방법은 중국에서 전기 자동차 배터리를 "직접 재활용"하는 데 가장 가까운 접근 방식 중 하나입니다.

멜린은 이 접근법이 상업적 잠재력을 가질 수 있다고 말하지만, 전기차 배터리가 최대 15년까지 지속된다는 점을 고려하면 시장 규모가 크지 않을 수도 있다고 덧붙였습니다. 그는 또한 전기차 배터리 팩을 전해질 주입을 위해 재설계해야 한다고 지적합니다.

그는 "문제는 설계 변경을 정당화할 만큼 이점이 충분히 큰지 여부이며, 이는 배터리의 전반적인 성능에 영향을 미칠 수 있다"고 말했다.

(베트남+)

출처: https://www.vietnamplus.vn/tri-tue-nhan-tao-tim-ra-tien-duoc-co-kha-nang-hoi-sinh-pin-da-can-kiet-post1043216.vnp