샌디아 국립연구소의 연구원이자 무기화학자인 트래비스 앤더슨 (Travis Anderson) 이 한 팀을 이끌고 차세대 유류 배터리를 개발했다. 이 유류전지는 용액, 즉 자유롭게 떠다니는 전기 금속 이온을 펌프하여 전해질에 녹인다. 용액 중 자유롭게 떠다니는 이온은 전기를 전도할 수 있고, 용액은 외부 용기에서 전기화학 배터리를 통해 화학에너지를 전기로 변환할 수 있다. 유류 배터리는 빠르게 충전하여 방전할 수 있는데, 이 전기 활성 물질은 전해질의 충전 상태만 바꾸면 쉽게 여러 번 재사용할 수 있다. 앤더슨의 말에 따르면, 유류 배터리는 14000 회 이상 지속될 수 있으며, 이는 실험실에 20 년 이상 저장된 에너지와 맞먹는다. 이는 리튬 이온 배터리에서는 심상치 않다.
한 집 크기에 해당하는 유류 배터리 그리드 스토리지 시스템은 같은 리튬 이온 배터리보다 비용이 더 많이 듭니다. 연구원의 목표는 유류 배터리를 더 작고 저렴하게 만드는 동시에 주어진 볼륨의 에너지 저장 또는 에너지 밀도를 높이는 것이다.
유류 배터리는 이미 미국, 일본, 오스트레일리아에서 적용되었다. 최대 25 메가와트에 달하는 대량의 시스템이 시범 단계에 있다. 미국 회복과 재투자법 (ARRA) 에 따르면 관리자는 에너지부의 에너지 저장 시스템 연구 프로젝트다. 아연 브롬과 바나듐 산화 환원 시스템이 가장 큰 경쟁자입니다. 그러나 사용된 재료는 독성이 중간이고, 텅스텐의 가격 변동이 크다. 또한 수용액은 용해할 수 있는 물질의 양과 저장할 수 있는 에너지의 양을 제한하며 실외 온도는 성능을 떨어뜨린다.
Sandia National Laboratory 의 유류 배터리에 대한 획기적인 연구는 물을 사용하지 않았기 때문에 이러한 문제를 피할 수 있다. 앤더슨은 전기 화학 전문가인 데이비드 잉거솔, 유기 화학자인 채드 스타지, 화학 기술자 해리 프랫, 조나단 레너드를 포함한 여러 연구소의 전문가를 포함한 다학과 팀을 설립했다. 그들은 미국에서 쉽게 구할 수 있는 철, 구리, 망간과 같은 값싸고 독성이 없는 재료로 만든 새로운 전기 화학적 가역금속 이온 액체나 메틸을 설계했다.
소금이 용제에 용해되거나 우리의 소금이 용제이다. "우리는 채도에 구애받지 않기 때문에 매우 고농도의 활성 금속을 얻을 수 있다. 실제로 수식에 있습니다. 따라서 우리는 에너지 밀도를 경제적으로 세 배로 높일 수 있는데, 이는 단지 재료의 성격 때문에 배터리에 필요한 크기를 크게 줄일 수 있다. "
Maitier 용액에서는 전기 화학적 효율이나 역충전 성능이 훨씬 높아 지금까지 발표된 어떤 문헌보다 훨씬 뛰어나다. 연구팀은 200 종에 가까운 양이온, 음이온, 리간드를 준비했는데, 그 중 5 종은 오랫동안 황금기준으로 여겨져 온 페로센의 전기화학적 효율을 능가했다.
한 가지 일반적인 문제는 양전기와 음전기가 있는 성분이 혼합되면 이 성분들이 함께 모이기 시작하여 결국 용액을 걸쭉하게 만들고, 배터리 격막과 전극 표면을 막는다는 것이다. 연구팀은 비대칭 양이온이나 양전하가 있는 이온을 개발해 이 도전을 해결했다. 이 이온은 마치 축구와 같다. 이 비유에서 검은색 오각형은 음전하가 있는 영역을 나타내고, 흰색 육각형은 양전하가 있는 영역을 나타냅니다. 이 배열은 이온 액체 성분이 결합되어 고체를 형성하는 것을 방지하면서 일부 전하가 여전히 전자가 배터리를 통해 자유롭게 전류를 생산할 수 있도록 허용하기 때문에 융점을 낮춘다.
이 연구팀은 미국 에너지부 전력 수송과 에너지 신뢰성 사무실에서 자금을 지원했다. 이 사무실의 에너지 저장 시스템 프로젝트 관리자인 Imre gyuk 은 샌디아 국립연구소의 이 작업을 계속 지원하고 필요한 자금을 제공했다.
"Metier 용액법은 음극/전해질 중합체인 교묘한 기성 솔루션을 대표한다. Coca 는 "기성품 저가 전구체를 사용하기 때문에 혁신적인 가격 대비 성능 스토리지 시스템을 도입할 가능성이 높기 때문에 미국 전력망 전체에 큰 영향을 미칠 것" 이라고 말합니다. ""
이 연구결과는 유류전지의 신형 정극 재료에 적용된다. Sandia National Laboratory 팀의 다음 단계는 비슷한 유류 배터리 양극재를 찾는 것이었고, 연구원들은 그들의 진전에 고무되었다.
Sandia National Laboratory 의 연구원들은 소위 metils 라는 새로운 액체 소금 전해질을 개발했다. 그것들로 만든 배터리는 경제적이고 효과적이며, 저장 에너지는 현재의 배터리보다 3 배 이상 높다.
이 연구는 태양열, 풍력 등 대규모 간헐적 재생에너지 경제를 국가 전력망에 안정적으로 연결하는 데 도움이 된다.
Sandia National Laboratory 의 연구원들은 배터리를 만들 수 있는 새로운 액체염 전해질을 발견했고, 에너지 밀도가 3 배 높아져 기존의 다른 스토리지 기술보다 우수합니다. 이러한 소위 금속은 왼쪽에서 오른쪽으로 구리 기반 화합물, 코발트 기반 화합물, 망간 기반 화합물, 철계 화합물, 니켈 기반 화합물 및 바나듐 계 화합물입니다. 출처: 샌디아 국립 연구소
전력망은 안정적인 에너지를 위해 설계되었기 때문에 적응하기가 어렵다. 변동하는 전력은 간헐적인 재생에너지원에서 나오기 때문이다. 더 나은 에너지 저장 기술은 이러한 유동적인 에너지의 균형을 맞출 수 있으며, Sandia National Laboratory 연구원들은 더 유연하고, 비용 효율적이며, 보다 안정적인 그리드를 개발하여 에너지 저장을 개선할 수 있는 새로운 방법을 연구하고 있습니다.
미국과 세계는 오늘날의 탄소 기반 에너지 시스템인 샌디아 국립 연구소를 재생 가능한 에너지로 교체하기 위해 배터리 기술을 크게 돌파해야 합니다. "Metier solution 은 차세대 발전소 배터리 기술, 납산 배터리 및 리튬 이온 배터리 교체, 이러한 애플리케이션에 엄청난 에너지 저장 밀도를 제공하는 새로운 유망한 화학 배터리입니다."