서랍을 정리하다가 장 시간 사용하지 않는 외장 배터리를 발견했습니다. 사용하려고 꺼내 보니 배터리가 부풀어 올랐습니다. 배터리가 부풀었다는 것은 사용할 수 없음을 넘어서 폭발 위험이 있어서 폐건전지 함에 넣어서 버렸습니다. 아시겠지만 리튬 이온 배터리는 폭발 위험이 있어서 부푼 배터리를 사용하는 것도 그냥 버려서도 안됩니다. 갤럭시노트7의 폭발 게이트도 다 리튬 이온 배터리의 문제점 때문이죠. 

그런데 4.0V의 고전압에서도 폭발하지 않는 수성 리튬 이온 배터리 개발에 성공을 했네요


현재 우리가 쓰는 충전 후 재사용이 가능한 2차 전지는 스마트폰, 노트북, 그리고 전기 자동차도 리튬 이온 배터리를 사용합니다. 문제는 이 리튬 이온 배터리는 폭발 위험이 있습니다. 스마트폰과 노트북이야 폭발해도 사람을 죽일 정도는 아니지만 전기 자동차는 사람이 죽을 수도 있습니다. 이에 많은 배터리 제조사들은 폭발 없는 2차 전지를 개발하려고 노력하고 있습니다. 

그런데 4,0V의 고전압에도 폭발하지 않는 수성 리튬 이온 배터리가 미국에서 개발되었습니다. 메릴랜드 대학과 미국 육군 연구소의 공동 연구팀은 2015년 수계 전해액을 이용한 수성 리튬 이온 배터리로 3.0V의 높은 전압을 내는 데 성공합니다. 그러나 흑연 또는 리튬 금속이 수계 전해액에 의한 부식이라는 현상으로 실용화를 할 수 없었습니다. 


공동 연구팀은 양극을 소수성 전해질 젤 폴리머로 덮어 물 분자를 표면으로부터 축출함과 동시에 충전 할 때 분해되는 고채 전해질과 양극을 분리하는 인터페이즈라는 중간 단계를 만들 수 있는 코팅 방법을 개발했습니다. 이 겔 코팅이 음극 도전의 발생을 방지하고 4.0V라는 높은 전압에도 얻는데도 성공했습니다. 

지금까지 높은 전압과 안전성을 동시에 확보하기 어려웠는데 수성 리튬 이온 배터리 개발에 성공하면서 이게 가능해졌습니다. 또한 구부러짐이나 부러짐의 의한 손상에도 흑연 양극이 천천히 반응하기 때문에 화재나 폭발을 피할 수 있습니다. 현재 이 수성 리튬 이온 배터리는 충방전 사이클이 50~100회로 리튬 이온 배터리의 500회 이상보다 낮습니다. 따라서 당장 상용화 할 수 없습니다. 500회 이상 충방전을 목표로 더 연구중입니다. 아마 5년 안에 상용화 될 것으로 예상됩니다. 이렇게 되면 미래에는 스마트폰 폭발, 전기 자동차 배터리 폭발 사고는 사라지겠네요.

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