| 신형 더블탄소-칼륨 이온 배터리 기술 개발 | ||
|
||
 최근, 중국과학원 선전(深圳)첨단기술연구원 통합기술연구소 기능박막재료연구센터 연구원 탕융빙(唐永炳) 연구팀은 새로운 고성능 저원가 더블탄소-칼륨이온 배터리를 개발하였다. 관련된 연구 성과는 칼륨이온 전해액 기반 더블탄소 배터리(A Dual-Carbon Battery Based on Potassium-Ion Electrolyte, K-DCB)라는 제목으로 에너지 재료 학술지 Advanced Energy Materials에 온라인으로 게재되었다. 리튬이온 배터리는 휴대용 전자 설비, 에너지저장 설비 등 분야에 광범위하게 응용되고 있다. 최근 응용 범위가 스마트폰, 전기자동차 등 분야에 확대됨에 따라 리튬에 대한 요구량은 해마다 급격히 증가되고 있다. 그러나 세계 리튬저장량은 아주 제한되었으며 또한 분포가 불균형하기에 원재료 가격이 급속히 증가되어 저원가 고성능 에너지저장 소자의 쾌속 발전을 심각히 저해하고 있다. 칼륨 원소는 리튬과 유사한 물리화학적 성질을 보유하고 있을 뿐만 아니라 저장량이 풍부하고 원가가 저렴하며 또한 나트륨에 비하여 산화환원전위가 더욱 낮으므로 칼륨이온 기반의 2차 배터리 시스템은 광범위한 관심사로 되고 있다. 그 외에 최근 더블탄소 배터리의 음극·양극을 모두 친환경적이고 저렴한 흑연 재료를 사용하기에 원가가 저렴하고 작동 전압이 높은 등 우위을 보유하고 있어 광범위한 관심사로 되고 있다. 연구팀은 칼륨이온 배터리 및 더블탄소 배터리 각자의 장점을 결합하여 새로운 고성능, 저원가, 친환경 더블탄소-칼륨이온 배터리를 개발하였다. 해당 배터리는 메조카본 마이크로 비드(Mesocarbon microbead, MCMB)를 음극으로 하고 팽창 흑연을 양극으로 하였으며 원가가 저렴하고 쉽게 얻을 수 있는 헥사플루오로인산칼륨(Potassium hexafluorophosphate)을 칼륨염 전해질로 하여 유기용제에 용해시켜 전해액으로 하였다. 그 반응 메커니즘은 충전시 전해액의 칼륨이온이 메조카본 마이크로 비드 음극 표면으로 이동함과 아울러 흑연 층에 삽입되는 동시에 헥사플루오로인산기 음이온이 양극 흑연에 층간으로 삽입된다. 방전시 칼륨이온은 음극 흑연 층에서 탈리됨과 아울러 양극 흑연의 헥사플루오로인산기가 이탈되어 전해액에 진입한다. 해당 배터리의 방전 평균치 전압은 4.5V에 달하여 단일 단추형 배터리로 2개 LED 전등을 동시에 구동시킬 수 있을 뿐만 아니라 100라운드 충방전 순환을 진행한 후에도 용량이 감소되지 않으므로 고전압 소자의 요구를 만족시킨다. 기존의 전통적인 리튬이온 배터리 기술에 비하여 새로운 배터리는 생산 원가가 대폭 감소됨과 아울러 친환경, 높은 안전성, 비교적 높은 에너지 밀도 등 장점을 보유하고 있으므로 대규모 재생 가능한 청정에너지 저장, 통신 비상 전원 등 분야에서 광범위한 응용 전망을 보인다. 정보출처 : http://www.cas.cn/syky/201707/t20170724_4609493.shtml |
SEARCH
- 정책동향
- 이슈리포트
- 통계DB
- 통계DB