[뜻밖의 지구를 구할 청정 에너지 혁명, 리튬-황 배터리] 리튬 및 황과 같은 풍부한 물질은 생태학적 영향을 최소화하고 공급망을 강화한다. 친환경 소재를 사용하고, 우수한 에너지 밀도를 자랑하며, 화재 위험을 최소화함으로써 포괄적인 솔루션을 제공한다.https://www.impactlab.com/2023/08/28/serendipitous-breakthrough-lithium-sulfur-batteries-poised-to-revolutionize-clean-energy/때때로 획기적인 기술이 예기치 않게 등장하여 세계의 궤적을 바꾼다. 다이너마이트, 페니실린, 엑스레이 기계, 전자레인지는 모두 혁명적이고 우연한 발견의 예이다. 올해 또 다른 발견은 우리의 삶을 바꾸고 잠재적으로 임박한 기후 변화로부터 지구를 구할 수 있다. 바로 리튬-황 배터리의 출현이다.
우리의 현대적인 라이프 스타일을 강화하고 전기 자동차와 같은 청정 혁신을 촉진하는 이상적인 기술을 추구하는 동안 리튬 이온 배터리는 90년대 초반부터 지배적이었다. 21세기로의 발전에도 불구하고, 그들은 상당한 단점을 안고 있다.
주로 리튬이온 배터리에 사용되는 코발트 등의 소재는 생태학적으로 유해한 물질을 추출하고, 생태계를 파괴하며, 독성 물질을 방출한다. 더욱이 급속 충전 요구로 인해 배터리 성능이 저하되어 효율성과 수명이 저하된다. 이는 전기 자동차 채택을 방해할 뿐만 아니라 전자 폐기물 문제를 악화시킨다.
이러한 문제를 해결할 것으로 보이는 리튬-황 배터리가 등장한다. 친환경 소재를 사용하고, 우수한 에너지 밀도를 자랑하며, 화재 위험을 최소화함으로써 포괄적인 솔루션을 제공한다. 그러나 한 가지 중요한 장애물이 남아 있다. 리튬-황 배터리는 리튬 이온에 비해 충전 주기가 제한적이다.
리튬-황 배터리의 수명을 추구하던 컬럼비아 대학의 과학자들은 기념비적인 돌파구를 발견했다. 조사에서 그들은 이전에 관찰되지 않았던 황의 화학상인 단사정계 감마상 황을 발견했는데, 이는 배터리 성능 저하를 현저하게 억제한다. 고온에서 실험실에서만 발생하는 것과 달리 이 단계는 배터리 내 실온에서 나타나 배터리 용량 손실을 초래하는 반응을 효과적으로 방해한다.
흥미롭게도 이 새로 발견된 황 상은 용량 감소 없이 최대 4,000회 충전 주기를 견딜 수 있어 리튬 이온 배터리보다 2배 더 오래 지속된다. 또한 이 배터리는 동급 배터리보다 에너지 밀도가 3배 더 높고 비슷한 충전 속도를 자랑하여 획기적인 발전을 의미한다.
이 황상의 신비를 풀고 신뢰할 수 있는 대량 시장 배터리의 길을 열려면 추가 연구가 필수적이다. 리튬 이온 배터리의 3분의 1 무게와 수명을 두 배로 늘리는 이 배터리는 일단 활용되면 주행 거리가 더 빠르고 효율적인 전기 자동차를 약속한다. 이 혁신의 의미는 단거리 비행, 화물선, 여객선까지 확장되어 마침내 전기 추진 장치를 수용할 수 있게 되었다.
리튬-황 배터리의 친환경적 측면은 성능 그 이상이다. 리튬 및 황과 같은 풍부한 물질은 생태학적 영향을 최소화하고 공급망을 강화한다. 또한 드렉셀대학교(Drexel University)에서 이 발견의 파급 효과에는 나트륨-황 배터리를 탐색하여 친환경성을 더욱 강화하고 EV 채택을 간소화하는 것이 포함된다.
드렉셀대학교의 이 우연한 돌파구는 전 세계 에너지 소비를 재정의하고 인류를 더 깨끗하고 탄소 중립적인 시대로 이끌 잠재력을 가지고 있다. 기대가 커짐에 따라 도전 과제는 실험실에서 광범위한 구현으로 전환되어 잠재적으로 산업을 변화시키고 지속 가능성을 향한 여정을 발전시킨다. <저작권자 ⓒ ainet 무단전재 및 재배포 금지>
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