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동향 기본정보
충전식 배터리에 대한 새로운 접근법
동향 개요
| 기관명 | NDSL |
|---|---|
| 작성자 | KISTI 미리안 글로벌동향브리핑 |
| 작성일자 | 2018-01-23 00:00:00.000 |
| 내용 | 거의 50 년 전에 처음 발명된 배터리 유형은 MIT의 연구원에 의한 새로운 발견 덕분에 에너지 저장 기술의 최전선에 서게 될 수 있을 것이다. 이 전지는 나트륨과 염화 니켈로 만들어진 전극을 기반으로 하고 새로운 유형의 금속 메쉬 (mesh) 막을 사용하여 그리드 규모 설치에 사용할 수 있어 바람이나 태양과 같은 간헐적인 전원을 만들어 안정적인 기저 부하 전기를 공급할 수 있다. 이번 연구 결과는 MIT의 연구팀이 네이처 에너지 (Nature Energy) 저널 ('Faradaically selective membrane for liquid metal displacement batteries')에서 보고 되었다. 1968 년 액체 나트륨 전극 재료를 기반으로 한 연구팀이 사용한 기본 배터리 화학은 처음 설명되었지만 중요한 단점 때문에 실용적인 방법으로는 사용되지 않았다. 용융물을 분리하기 위해 얇은 멤브레인을 사용해야 했다. 그 막에 필요한 특성을 가진 유일한 알려진 물질은 부서지기 쉽고 깨지기 쉬운 세라믹이었다. 이 종이 얇은 멤브레인은 실제 작동 조건에서 배터리가 너무 쉽게 손상되도록 만들었기 때문에 몇 가지 특수 산업용 어플리케이션을 제외하고는 시스템을 광범위하게 구현하지 못했다. 그러나 연구팀은 다른 접근 방식을 취했다. 대신 멤브레인의 기능이 특별히 코팅된 금속 메쉬로 수행 될 수 있다는 사실을 깨닫게 되었습다. 이 메쉬는 산업 규모의 저장 시스템에서 엄격한 사용에 견딜 수 있는 훨씬 강력하고 유연한 소재이다. 50 년 만에 처음으로 저렴하고 풍부한 원자재, 성능의 저하없이 매우 안전한 작동 특성 및 많은 충전 방전 사이클을 수행할 수 있어 결국 실용화될 수 있을 것으로 기대된다. 일부 회사는 특수 용도로 액체 나트륨 배터리를 계속 생산했지만 세라믹 멤브레인의 취약성으로 인해 비용이 많이 들었다. 프로젝트를 포기하기 전에 10 년 가까이 기술을 연구하는 GE를 포함하여 그 프로세스를 실제로 만들 수 있는 사람은 아무도 없었다. 연구팀이 용융 금속 기반 배터리의 다양한 구성 요소에 대한 다양한 옵션을 모색함에 따라 납 화합물을 사용하여 테스트 한 결과에 놀랐다. 연구팀은 전지를 열고 테스트 챔버 내부에 물방울을 발견했다. 이것은 용융된 납의 방울이었을 것이다. 그러나 예상대로 막으로 작용하는 대신에, 화합물 재료는 '전극 역할을 하여'배터리의 전기 화학 반응에 적극적으로 참여했다. 이 멤브레인은 재료의 기공 크기를 기반으로 한 전형적인 기계 정렬보다는 전기적 특성을 사용하여 다른 분자를 선택적으로 통과시키면서 다른 분자를 선택적으로 통과시키는 역할을 완전히 다른 방식으로 수행했다. 결국, 다양한 화합물을 실험한 결과 연구팀은 질화 티타늄 용액으로 코팅된 일반 철제 메쉬가 이전에 사용된 세라믹 멤브레인의 모든 기능을 수행할 수 있지만 부서지기 쉽지 않음을 발견했다. 그 결과 대규모의 2 차 전지에 실용적이면서도 저렴하고 내구성 있는 물질을 사용할 수 있게 되었다. 새로운 유형의 막의 사용은 다양한 용융 전극 전지 화학에 적용될 수 있어 전지 설계를 위한 새로운 길을 열었다. 깨지기 쉬운 부서지기 쉬운 도자기를 사용하지 않고도 나트륨-유황 유형의 배터리 또는 나트륨/염화 니켈 유형의 배터리를 만들 수 있다는 사실은 모든 것을 바꿔 놓았다. 이 연구는 그리드 규모의 저장을 위해 간헐적인 재생 가능 전력원을 구현할 수 있을 만큼 충분히 저렴한 배터리로 이어질 수 있으며 동일한 기본 기술은 일부 종류의 금속 생산과 같은 다른 응용 분야에도 적용될 수 있다. 그러한 배터리는 자동차나 휴대폰과 같은 주요 용도에 적합하지 않을 것이다. 그들의 장점은 비용이 가장 중요한 고정된 대형 설비이지만 유틸리티 규모의 부하 평준화와 같은 크기와 무게는 중요하지 않다. 이러한 어플리케이션에서 저렴한 배터리 기술로 잠재적으로 화석 연료가 지배적인 기저부하, 항상 사용 가능한 전원 대신 간헐적인 재생 에너지 소스의 훨씬 많은 부분을 활용할 수 있다. |
| 출처 | |
| 원문URL | http://click.ndsl.kr/servlet/OpenAPIDetailView?keyValue=03553784&target=TREND&cn=GTB2018003633 |
| 첨부파일 |
추가정보
| 과학기술표준분류 | |
|---|---|
| ICT 기술분류 | |
| 주제어 (키워드) | 1. 멤브레인,배터리,나트륨,니켈,질화 티타늄 2. membrane,Battery,Natrium,nickel,titanium nitride |