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리튬 이온 배터리의 유망 소재

21.06.2013

뮌헨 공과 대학(Technical University of Munich)의 과학자들은 고용량, 장수명 배터리를 위한 길을 닦는 재료를 개발했습니다. 가장 중요한 것은 이 소재가 저렴하고 사용 가능한 붕소와 실리콘을 기반으로 한다는 것입니다.

리튬 이온 배터리의 전극을 만드는 재료는 배터리 용량에 매우 중요합니다. 지금까지 음극은 일반적으로 리튬 원자를 저장할 수 있는 층이 흑연으로 만들어졌습니다. 그러나 흑연의 용량은 탄소 원자 1개당 리튬 원자 6개를 수용하는 것으로 제한됩니다. 이에 비해 실리콘은 최대 10배 더 많은 리튬을 차지할 수 있지만 불행히도 이 과정에서 실리콘이 크게 팽창하여 내구성, 빠른 충전 및 강력한 전류 전달 능력과 같은 리튬 이온 배터리의 중요한 특성이 크게 감소합니다.

순수 실리콘의 대안을 찾기 위해 독일 과학자들은 붕소와 실리콘(LiBSi2)으로 구성된 특수한 XNUMX차원 구조를 합성했습니다. 탄소 원자와 마찬가지로 붕소와 규소 원자는 사면체 형태의 특수한 구조로 연결되어 있지만 다이아몬드와 달리 리튬 원자를 저장할 수 있는 채널을 형성합니다.

이 구조를 기반으로 하는 전극은 용량과 강도 면에서 모두 고유해야 합니다. 리튬 이온 배터리는 매우 약하고 온도 변화와 과열에 민감하기 때문에 마지막 매개변수가 특히 중요합니다. LiBSi2 전극은 공기, 물 및 최대 섭씨 800도의 열에 강합니다. 지금까지 과학자들은 새로운 구조가 저장할 수 있는 리튬 원자의 수와 충전 중에 팽창할지 여부를 아직 정확히 결정하지 못했습니다. 그럼에도 불구하고 개발자들은 새로운 재료가 실리콘, 특히 흑연을 능가하고 차세대 배터리 전극 제조를위한 우수한 원료가 될 것이라고 확신합니다.

독일인들은 100기압의 압력과 섭씨 약 900도의 온도를 생성할 수 있는 애리조나 주립 대학의 실험실에서 새로운 유형의 전극을 만들었습니다. 덕분에 리튬을 담을 수 있는 '다이아몬드'를 생산할 수 있었다.

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우주선을 위한 우주 에너지 08.05.2024

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