캠브리지 대학, 새로운 리튬 배터리 소재 개발 | 빠르고 안전하게 충전

캠브리지 대 (University of Cambridge)의 연구진은 고전력 배터리를 제조하는 데 사용할 수있는 새로운 물질을 발견하여 리튬 이온이 일반적인 전극 재료를 훨씬 능가하는 속도로 탄탈륨 텅스텐 산화물 소재의 복잡한 미세 구조에 침투 할 수 있음을 발견했다. 즉, 이는 빠른 충전 속도를 달성 할 수 있음을 의미합니다. 즉,이 발견은 차세대 리튬 이온 배터리를 만드는 열쇠가 될 수 있습니다. 단 몇 분만에 충전을 완료해야하며, 위험한 과열.

연구 그림 -1 : Nb ₁₆W₅O₅₅그리고 Nb ₁₈W₁₆O₉₃결정 구조 / 입자 형태학

리튬 이온 배터리는 1990 년대 이후 지속적으로 널리 사용되어 왔지만 불행히도 전기 에너지 및 가전 제품 제조업체의 예상보다 훨씬 적은 3-4 %의 에너지 밀도가 증가했습니다.

더 중요한 것은, 이러한 개선은 일반적으로 전극 자체가 아니라 포장 재료의 최적화에서 비롯된다.이 전략은 배터리 기술의 또 다른 고유 한 단점을 보완하지 못한다. 충전 속도가 느리다.

충전 속도를 높이려면 양극에서 음극으로 흐르는 충전 된 리튬 이온의 유속을 가속시켜야합니다. 과학자들은 전극 내부에 특별한 나노 메커니즘을 설치하여 이러한 목표를 달성하고자했습니다.

이것은 리튬 이온이 이동하는 거리를 줄이기 위해 설계되었지만 입자가 까다 롭고 사용하기에 비용이 많이 들며 원치 않는 화학 반응을 일으켜 배터리 수명을 단축시킵니다.

연구 그림 -2 : 두 물질의 전기 화학적 특성

케임브리지의 최신 연구 결과에서 연구자들은 다양한 접근법을 사용했습니다.

이 구조는 리튬 이온이 방해받지 않고 다량 이동하여 여러 단계의 처리량을 증가시킵니다.

새로운 전극 재료는 또한보다 안전한 대안이 될 수 있습니다 :

대부분의 리튬 이온 배터리의 음극은 흑연으로 만들어졌으며, 고속 충전에서는 수상 돌기, 특히 리튬 섬유의 미세 구조가 형성됩니다.

수상 돌기는 배터리 단락이나 화재를 일으킬 수 있지만 캠브리지의 새 전극 재료는 배터리를 사용하지 않습니다.

학문 도표 9 : 대량과 청동 삼원 텅스텐 산화물의 기대 및 이산화 세륨 산화물을 가진 전기 화학 비교.

고위 연구 저자 클레어 그레이 (Clare Gray) 교수는 다음과 같이 말했습니다 :

빠르게 채워지는 애플리케이션에서 보안은 더 많은 관심을 필요로하는 곳입니다. 이러한 새로운 종류의 잠재적 인 새로운 재료는 흑연 대신 안전한 대체물이 필요하기 때문에 볼만한 가치가 있습니다.

또한 나노 요소는 여러 단계의 공정을 필요로하기 때문에 수율 및 확장 성 문제가 극히 낮습니다.

대조적으로, 탄탈 텅스텐 산화물은 제조가 더 간단하고 화학 물질이나 용매를 추가로 필요로하지 않습니다. 물론 실용화하기 전에 많은 작업을해야합니다.