중국 푸단대학교의 연구팀이 리튬 배터리를 새롭게 활성화하고 수명을 연장하는 혁신적인 방법을 개발했습니다. 이 기술은 배터리의 지속 가능성을 높이고 전자 폐기물을 줄이는 데 기여할 수 있습니다. 연구팀은 리튬 이온 셀의 열화된 상태를 회복시키는 방법을 제시하며, 리튬 이온 배터리의 사용 가능성을 크게 증가시킬 수 있는 가능성을 보여주고 있습니다.
리튬 이온 배터리는 스마트폰에서 전기차에 이르기까지 다양한 기기를 구동하지만, 시간이 지남에 따라 전극 열화와 화학적 부반응으로 인해 효율성이 감소합니다. 연구팀은 리튬 트리플루오로메탄설포네이트(lithium trifluoromethanesulfinate, LiSO₂CF₃)라는 리튬 운반 분자를 합성하였으며, 이를 '리튬 이온 배터리를 위한 정밀 치료제'로 설명하고 있습니다.
이 새로운 방법은 열화된 배터리에 용해된 LiSO₂CF₃가 포함된 전해질 용액을 주입하는 방식으로 진행됩니다. 전압이 가해지면 이 화합물이 분해되어 리튬 이온이 방출되고, 이는 전극 물질에 재통합되어 잃어버린 용량을 효과적으로 회복시킵니다. 이 과정에서 발생하는 기체 부산물은 배터리가 통풍을 위해 설계된 경우 전해질에서 빠져나갑니다.
초기 실험 결과, 이 방법으로 처리된 리튬 철 인산염 배터리는 잃어버린 용량의 거의 모든 것을 회복할 수 있으며, 최대 12,000회의 충전 사이클까지 수명을 연장할 수 있습니다. 반면, 일반적인 전기차(EV) 배터리는 약 1,500회의 충전 사이클을 지속합니다. 가오 위에(Gao Yue)에 따르면, 처리된 배터리는 11,818회의 사이클 후 성능이 4%만 감소했으며, 이는 하루에 두 번 충전하는 전기차의 경우 최대 18년의 잠재적 수명을 시사합니다. 현재의 전기차 배터리는 동일한 조건에서 평균 2.7년 만에 30%의 성능을 잃습니다.
그러나 이 방법의 실제 구현은 전해질 보충 및 가스 배출을 고려하여 배터리를 설계해야 하므로 소비자 전자기기에 대한 실현 가능성을 제한할 수 있습니다. 아직 실험 단계에 있지만, 이 과정은 배터리 폐기물을 줄이고 리튬 이온 셀의 수명을 늘리는 유망한 접근법을 제시하며, 특히 대규모 에너지 저장 시스템에서 그 가능성이 큽니다. 이 혁신은 배터리 수명을 연장하고 전자 폐기물을 줄이는 것뿐만 아니라 리튬 채굴의 환경적 영향을 낮출 수 있는 잠재력을 가지고 있습니다. 광범위한 구현을 위해서는 추가적인 테스트와 규제 승인이 필요하지만, 이 개발은 보다 지속 가능한 배터리 산업을 향한 중요한 진전을 의미합니다.
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