중국, 무인항공기용 초고성능 배터리 개발에 획기적인 성과 달성.

중국 연구진이 리튬-황 배터리의 성능을 획기적으로 향상시키는 새로운 방법을 개발했습니다. 이 획기적인 발견은 무인 항공기(UAV)가 한 번 충전으로 훨씬 더 멀리 비행할 수 있도록 해줄 것으로 기대됩니다.

최근 네이처(Nature)에 발표된 연구는 저고도 항공 및 기타 여러 분야에 사용될 수 있는 더욱 내구성이 뛰어나고 강력한 배터리 개발에 새로운 가능성을 열어줍니다.

현재 대부분의 기존 무인 항공기는 리튬 이온 배터리를 사용하는데, 이 배터리는 에너지 밀도 한계에 근접하고 있습니다. 이러한 배터리의 에너지 밀도(단위 무게당 저장되는 전기 에너지량)는 일반적으로 300와트시/kg 미만이어서 비행 시간을 제한하는 "비행 거리 문제"를 야기합니다.

리튬-황 배터리는 이론적으로 높은 에너지 밀도와 풍부한 황의 저렴한 가격이라는 장점을 바탕으로 유망한 대안으로 여겨지고 있습니다.

하지만 실제로 이러한 유형의 배터리는 충전 및 방전 과정에서 황이 복잡한 화학 반응을 거쳐 많은 용해성 중간 생성물을 생성하기 때문에 큰 문제에 직면합니다.

이러한 중간 생성물은 바깥쪽으로 확산되는 경향이 있어 반응 속도를 늦추고 에너지를 낭비하게 합니다.

칭화국제대학원 선전(Tsinghua SIGS)이 이끄는 연구팀은 전기화학적 황화 공정에 "중간 전구체"를 도입하는 새로운 해결책을 제시했습니다.

이 학교의 연구원인 추꽝만은 "이것은 필요할 때까지 배터리 내부에 '잠복해 있는' 특수 첨가제라고 생각하면 됩니다. 황 반응이 시작되면 이 첨가제가 반응 부위에서 '깨어나' 기능을 시작합니다."라고 설명했습니다.

그에 따르면, 이 분자는 활성화되면 용해된 중간체에 결합하여 떠내려가는 것을 방지합니다. 또한 전기 반응을 위한 "고속 통로"를 구축하여 전체 과정을 훨씬 더 원활하고 효율적으로 만들어 줍니다.

연구팀은 분자 수준에서 반응 네트워크를 재설계했습니다. 새롭게 개발된 분자는 기존 설계에 비해 배터리의 내부 저항을 75% 감소시킵니다.

시험 결과, 새로운 배터리 유형은 800회의 충방전 주기 동안 안정적인 성능을 보였으며, 용량의 약 82%를 유지했습니다.

더욱 주목할 만한 점은 연구팀이 에너지 밀도가 549와트시/kg에 달하는 주머니 크기의 배터리 시제품을 개발했다는 것입니다. 이는 현재 무인 항공기에 사용되는 많은 표준 배터리의 거의 두 배에 달하는 수치입니다. 에너지 밀도가 높다는 것은 비행 시간 연장, 탑재량 증가, 작동 범위 확대 등 무인 항공기에 상당한 의미를 갖습니다.

연구팀은 이러한 분자 설계 전략이 흐름 전지, 리튬 금속 전지, 심지어 직접적인 배터리 재활용 공정을 포함한 다른 분야에도 적용될 수 있다고 믿습니다.

(VNA/베트남+)

출처: https://www.vietnamplus.vn/trung-quoc-dat-dot-phat-ve-sieu-pin-cho-uav-post1109908.vnp