대부분의 배터리는 일부 유해물질을 함유하고 있으며 폐기하면 환경을 오염시킬 수 있습니다. 남호주 플린더스대학과 중국 절강과학기술대학 팀이 무독하고 안전하며 효율적인 '수성 알루미늄 이온전지' 개발의 제1단계에 대해 과학지인 Journal of the American Chemical Society에 보고를 게재했습니다.
Lewis Acid-Induced Reversible Disproportionation of TEMPO Enables Aqueous Aluminum Radical Batteries | Journal of the American Chemical Society
https://doi.org/10.1021/jacs.3c04203
'Radical' new green power source – News
https://news.flinders.edu.au/blog/2023/07/05/radical-new-green-power-source/
'Radical' new green power source – News
Scientists in Australia and China are hoping to make the world’s first safe and efficient non-toxic aqueous aluminium radical battery. Teams from Flinders University in South […]
news.flinders.edu.au
많은 배터리에는 납, 카드뮴, 수은 등 인간과 동물에 독성이 있으며 토양과 물을 오염시키는 물질이 포함되어 있습니다. 이러한 유해물질은 환경에 오래 머무르기도 해 문제입니다.
다가금속 이온전지의 양극재료로 사용될 수 있는 2,2,6,6-테트라메틸피페리딘-1-옥실(TEMPO)은 높은 산화환원 전위와 빠른 전기화학 반응속도를 특징으로 합니다. 그러나 TEMPO와 그 유도체는 불균형화와 산성 조건 하에서 니트록시드라디칼의 분해가 알려져 있기 때문에 새로운 알루미늄 이온전지에서는 별로 사용되지 않습니다.
플린더스대학의 Zhongfan Jia 준교수는 “Al³⁺, Zn²⁺, Mg²⁺을 포함한 다가금속 이온전지는 지구의 지각에 있는 풍부한 원소를 사용하여 리튬 이온전지보다 훨씬 높은 에너지 밀도를 실현하고 특히 3번째로 많은 원소인 알루미늄을 이용한 알루미늄 이온전지는 지속가능하고 저비용의 에너지 저장시스템이 될 수 있다”고 설명했습니다.
그러나 알루미늄 이온전지는 Al³⁺이온 착체의 이동이 느리고 캐소드 효율이 낮다는 과제가 있다는 것.
이번 연구팀은 TEMPO의 전기화학적 거동을 유기 및 수성 루이스산 전해질에서 조사해 유기 전해질에서 TEMPO의 돌이킬 수 없는 불균형을 처음으로 밝혔습니다. 또 수성 루이스 전해질 중에서는 TEMPO 전체에서 가역적인 전기화학적 산화환원 반응이 가능해지는 것을 알 수 있었습니다.
이러한 발견에서 연구팀은 내화성과 공기안정성을 가진 안정적인 라디칼 폴리머 수성 알루미늄 이온전지를 설계했는데 재료 그램 당 110mAh의 용량으로 1.25V의 안정된 출력을 800 사이클 달성했습니다. 사이클당 손실은 0.028%에 불과했다고 합니다.
이 연구는 공액계 유기분자에 의존하는 알루미늄 이온전지에 비공액계 유기 전기 활성물질을 사용하는 것이 유망하다는 것을 보여줍니다.
Jia 준교수는 장래에 생분해질 재료를 이용한 소프트팩 전지를 개발해 전지를 안전하고 지속 가능한 것으로 하고 싶다고 포부를 밝혔습니다.
'과학 & 기술' 카테고리의 다른 글
| 네오디뮴 자석의 수명 (0) | 2023.07.11 |
|---|---|
| 고속카메라로 포착한 영구자석의 자력 궤적 (0) | 2023.07.11 |
| 수소금속 만들기 (0) | 2023.07.07 |
| 얼음·물·수증기...물의 3가지 상태 (0) | 2023.07.07 |
| 사막에서도 물을 회수할 수 있는 초흡수성 소재를 MIT의 엔지니어가 개발 (0) | 2023.07.04 |
| 전자파와 열의 관계 (0) | 2023.07.03 |
| 중국산 태양전지 모듈 가격이 폭락 (0) | 2023.06.28 |
| 수중에서의 음파와 초음파 (0) | 2023.06.27 |
