나트륨 이온 배터리와 리튬 이온 배터리 차이
다른 모든 사람들이 값싼 기름과 전기 자동차의 미래에 대해 걱정하는 동안, 나트륨 배터리는 이제 막 주류에 가까워졌다. 리튬 이온 기술에 대한 도전자는 한동안 존재했지만, 그것은 또한 몇몇 내재된 문제들에 의해 괴롭혀왔다. 이제, 이 중 또 다른 하나는 태평양 북서 국립 연구소와 워싱턴 주립 대학의 연구원들에 의해 해결되었다.
나트륨 배터리의 문제는 제한된 용량이다.
배터리 용량은 특히 구매자에 대한 자동차의 매력이 그 범위에 크게 의존하는 EV 공간에서, 즉 자동차의 배터리 용량에 따라 결정되는 모든 배터리 개발자에게 최우선 사항이다. 그러나 모든 것들과 마찬가지로 절충이 있다. 용량이 클수록 배터리 가격이 높아져 차도 그만큼 비싸진다. 값비싼 리튬이온 배터리의 대안에 대한 탐색이 그만큼 시급한 이유다.
나트륨 배터리는 리튬 이온보다 이론의 여지가 없을 정도로 싸다. 나트륨은 소금물이 있는 곳이면 어디에서나 풍부하게 발견된다. 한편 리튬의 공급은 세계 몇 군데에 한정되어 있다.
그리고 코발트 문제가 있는데, 이는 세계의 공급의 대부분이 한 국가인 콩고 민주 공화국에 집중되어 있으며, 이는 윤리적인 문제로서 DRC가 코발트 광산에서의 아동 노동으로 악명 높기 때문이다. 나트륨 배터리는 원소를 완전히 사용하지 않음으로써 리튬 문제를 해소한다. 그러나 그들은 여전히 코발트를 사용한다.
이제, WSU 교수 유에헤 린과 PNNL의 선임 과학자인 Xiaolin Li가 이끄는 팀에 따르면, 나트륨 배터리는 리튬 이온 배터리에 필적하는 용량을 가질 수 있다고 한다. 더욱이 1000회 충전 사이클 이후에도 용량의 80%가 남을 정도로 배터리 내구성도 이전 시도보다 훨씬 좋아졌다.
과학자들이 한 일은 재충전 과정을 방해하여 결국 배터리의 사망을 초래함으로써 이전의 나트륨 배터리의 성능을 저해하는 나트륨 결정의 축적을 막기 위해 더 나은 음극을 만든 것이다. 그러나 그들은 또한 배터리를 위해 더 소금기가 있는 액체 전해질을 요리했다: 그것은 음극과의 상호작용을 개선하기 위해 이전의 배터리보다 더 많은 나트륨 이온을 가지고 있었다.
그리고 그것은 효과가 있었다.
린 교수는 사이언스데일리가 인용한 뉴스에 대한 논평에서 "우리의 연구는 음극구조 진화 및 전해질과의 표면 상호작용 사이의 본질적인 상관관계를 밝혀냈다"고 말했다. 이어 "이들은 층층이 쌓인 음극이 있는 나트륨이온 배터리에 대해 지금까지 보고된 결과 중 최고로 리튬이온 배터리에 버금가는 실행 가능한 기술임을 보여준다."
나트륨 배터리는 확실히 실행 가능한 기술이다: 지난 2년 동안 여러 연구에서 값비싼 물질을 포함한 그러한 배터리의 잠재적인 주요 문제를 해결하고, 나트륨의 이온의 더 큰 크기와 그것의 화학성분이 다르기 때문에, 나트륨 배터리의 성능에 영향을 주지 않고 리튬과 교환하는 것이 어려웠다고 보고되었다. 건전지를 많이 소모하다
이제 WSU와 PNNL 과학자들은 코발트를 목표로 삼았다. "이 연구는 실용적인 나트륨-이온 배터리로 가는 길을 열어주었고, 음극-전극 상호작용에 대해 얻은 근본적인 통찰력은 우리가 나트륨-이온 배터리뿐만 아니라 다른 종류의 배터리 화학 물질에서도 미래의 코발트-프리 또는 저코발트 음극 물질을 어떻게 개발할 수 있는지를 밝혀 주었다"고 주 저자인 송준화씨는 말한다. "만약 우리가 리튬과 코발트 둘 다에 대해 실현 가능한 대안을 찾을 수 있다면, 나트륨 이온 배터리는 리튬 이온 배터리와 정말로 경쟁할 수 있을 것이다. 그리고, 그것은 게임 체인저가 될 것이다."
케언 에너지 리서치 어드바이저스에 따르면 내년 EV 판매량이 36% 증가할 수 있다고 한다. 이는 300만 대 이상의 전기 자동차, 즉 사상 최대를 의미한다. 이제, 이 300만 대 이상의 EV들은 모두 리튬 이온 배터리를 갖게 될 것이다. 하지만 몇 년 후, 많은 전기 자동차들은 지구상에서 가장 풍부한 요소들 중 하나인 나트륨으로 만든 다른 값싸지만 똑같이 믿을 수 있는 배터리를 장착하게 될 것이다.
나트륨 배터리의 문제는 제한된 용량이다.
배터리 용량은 특히 구매자에 대한 자동차의 매력이 그 범위에 크게 의존하는 EV 공간에서, 즉 자동차의 배터리 용량에 따라 결정되는 모든 배터리 개발자에게 최우선 사항이다. 그러나 모든 것들과 마찬가지로 절충이 있다. 용량이 클수록 배터리 가격이 높아져 차도 그만큼 비싸진다. 값비싼 리튬이온 배터리의 대안에 대한 탐색이 그만큼 시급한 이유다.
나트륨 배터리는 리튬 이온보다 이론의 여지가 없을 정도로 싸다. 나트륨은 소금물이 있는 곳이면 어디에서나 풍부하게 발견된다. 한편 리튬의 공급은 세계 몇 군데에 한정되어 있다.
그리고 코발트 문제가 있는데, 이는 세계의 공급의 대부분이 한 국가인 콩고 민주 공화국에 집중되어 있으며, 이는 윤리적인 문제로서 DRC가 코발트 광산에서의 아동 노동으로 악명 높기 때문이다. 나트륨 배터리는 원소를 완전히 사용하지 않음으로써 리튬 문제를 해소한다. 그러나 그들은 여전히 코발트를 사용한다.
이제, WSU 교수 유에헤 린과 PNNL의 선임 과학자인 Xiaolin Li가 이끄는 팀에 따르면, 나트륨 배터리는 리튬 이온 배터리에 필적하는 용량을 가질 수 있다고 한다. 더욱이 1000회 충전 사이클 이후에도 용량의 80%가 남을 정도로 배터리 내구성도 이전 시도보다 훨씬 좋아졌다.
과학자들이 한 일은 재충전 과정을 방해하여 결국 배터리의 사망을 초래함으로써 이전의 나트륨 배터리의 성능을 저해하는 나트륨 결정의 축적을 막기 위해 더 나은 음극을 만든 것이다. 그러나 그들은 또한 배터리를 위해 더 소금기가 있는 액체 전해질을 요리했다: 그것은 음극과의 상호작용을 개선하기 위해 이전의 배터리보다 더 많은 나트륨 이온을 가지고 있었다.
그리고 그것은 효과가 있었다.
린 교수는 사이언스데일리가 인용한 뉴스에 대한 논평에서 "우리의 연구는 음극구조 진화 및 전해질과의 표면 상호작용 사이의 본질적인 상관관계를 밝혀냈다"고 말했다. 이어 "이들은 층층이 쌓인 음극이 있는 나트륨이온 배터리에 대해 지금까지 보고된 결과 중 최고로 리튬이온 배터리에 버금가는 실행 가능한 기술임을 보여준다."
나트륨 배터리는 확실히 실행 가능한 기술이다: 지난 2년 동안 여러 연구에서 값비싼 물질을 포함한 그러한 배터리의 잠재적인 주요 문제를 해결하고, 나트륨의 이온의 더 큰 크기와 그것의 화학성분이 다르기 때문에, 나트륨 배터리의 성능에 영향을 주지 않고 리튬과 교환하는 것이 어려웠다고 보고되었다. 건전지를 많이 소모하다
이제 WSU와 PNNL 과학자들은 코발트를 목표로 삼았다. "이 연구는 실용적인 나트륨-이온 배터리로 가는 길을 열어주었고, 음극-전극 상호작용에 대해 얻은 근본적인 통찰력은 우리가 나트륨-이온 배터리뿐만 아니라 다른 종류의 배터리 화학 물질에서도 미래의 코발트-프리 또는 저코발트 음극 물질을 어떻게 개발할 수 있는지를 밝혀 주었다"고 주 저자인 송준화씨는 말한다. "만약 우리가 리튬과 코발트 둘 다에 대해 실현 가능한 대안을 찾을 수 있다면, 나트륨 이온 배터리는 리튬 이온 배터리와 정말로 경쟁할 수 있을 것이다. 그리고, 그것은 게임 체인저가 될 것이다."
케언 에너지 리서치 어드바이저스에 따르면 내년 EV 판매량이 36% 증가할 수 있다고 한다. 이는 300만 대 이상의 전기 자동차, 즉 사상 최대를 의미한다. 이제, 이 300만 대 이상의 EV들은 모두 리튬 이온 배터리를 갖게 될 것이다. 하지만 몇 년 후, 많은 전기 자동차들은 지구상에서 가장 풍부한 요소들 중 하나인 나트륨으로 만든 다른 값싸지만 똑같이 믿을 수 있는 배터리를 장착하게 될 것이다.
