현재 연구자들은 다양한 방법으로 배터리 기술을 개선하기 위해 노력하고 있으며 그 중 가장 중요한 것은 인화성 문제를 해결하는 것입니다. 미국 과학자들은 최근 문제가 되는 화학 반응을 피하기 위해 추가 염분 함량에 의존하여 이 문제를 매우 유망한 방식으로 해결할 수 있는 새로운 전해질 공식을 개발했습니다.

휴대폰, 노트북, 전기 자동차에 사용되는 리튬 이온 배터리가 작동하면서 열을 발생시키기 때문에 화재 위험이 있다는 것은 누구나 다 아는 사실입니다. 우리는 통합 난연제, 사용자에게 시스템 과열을 경고하는 경고 시스템, 과열이 발생하기 전에 장치를 끄는 킬 스위치 등 이러한 위험을 관리하는 여러 가지 흥미로운 방법을 살펴보았습니다.

실제로 많은 유망한 솔루션은 배터리의 두 전극 사이에 전류를 전달하는 가연성 액체 전해질에 중점을 두고 있습니다. 결함과 온도 상승으로 인해 이러한 전해질이 팽창 및/또는 발화되어 스마트폰이나 전기 자동차에 화재가 발생할 수 있습니다. 이 과정은 일반적으로 전해질의 용매가 증발하기 시작하여 액체에서 기체로 변하는 약 60°C에서 시작됩니다.

이번 연구의 제1저자이자 스탠포드 대학원생인 레이첼 주앙(Rachel ZHuang)은 “배터리 산업이 직면한 가장 큰 과제 중 하나는 안전성이기 때문에 우리는 배터리 산업이 직면한 가장 큰 과제 중 하나이기 때문에 많은 노력을 기울여 배터리 산업을 만들었습니다. 안전한 배터리 전해액”

연구팀이 불이 붙지 않고 고온에도 견딜 수 있는 배터리를 개발했다고 한다. 새로운 고분자 전해질은 전체 중량의 63%를 차지하는 LiFSI라는 리튬염을 다량 함유하고 있다. 직관과는 반대로 이 물질은 가연성 용매 분자와 짝을 이루며 두 물질은 배터리 안전성과 성능에 도움이 되는 생물학적 관계를 형성합니다.

용매 분자는 전해질이 이온을 전도하고 기존 전해질과 동일한 수준으로 작동하도록 하는 반면, 고농도의 염은 이러한 분자를 고정시켜 증발하여 화재가 발생하는 것을 방지합니다. 연구팀의 불연성 전해질은 실온부터 100°C까지 안전하게 작동하는 리튬 이온 배터리에서 테스트되었습니다.

이번 연구 결과는 최근 매거진 '머티리얼즈(Materials)'에 게재됐다. 제난 바오(Zhenan Bao) 스탠포드대 교수는 “이번 발견은 고분자 기반 전해질 설계에 대한 새로운 아이디어를 제시한다”며 “이 전해질은 높은 에너지 밀도와 안전한 미래 배터리 개발에 매우 ​​중요하다”고 말했다. >

팀이 개발한 새로운 전해질의 주요 특징은 기존 전해질과 유사한 점성 형태를 갖는다는 점이다. 즉, 다른 실험적인 불연성 전해질과 달리 기존 배터리 부품과 통합될 수 있다는 의미이다. 연구팀은 과열 위험 없이 배터리를 더 가깝게 포장할 수 있는 전기 자동차 응용 분야에서 특별한 잠재력을 보고 있습니다. 이는 에너지 밀도와 범위가 증가하는 것과 같습니다.

"이 매우 흥미로운 새로운 배터리 전해질은 기존 리튬 이온 배터리 기술과 호환되며 가전제품과 동력 전달에 큰 영향을 미칠 것입니다."라고 연구진은 덧붙였습니다.