나노기술 및 정책 정보

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● 영국 Imperial College London Magda Titirici 교수 연구팀은 리튬 이온 배터리에서 나트륨 이온 배터리로 전환할 수 있는 기술을 개발

● 연구팀은 제지 산업의 폐기물 부산물인 리그닌(lignin)에서 탄소를 활용해 나트륨 이온 배터리의 에너지 밀도, 지속 가능성 및 안전성을 개선

● 리튬 이온 배터리는 일반적으로 많은 전기 장치에 사용되지만 전 세계 리튬 자원은 급격히 감소되는 상황

● 나트륨 이온 배터리는 최적화된 경우 전기 자동차에 사용할 수 있는 대안이지만, 아직까지 리튬의 에너지 용량과 일치하지 않으며 안전 위험 존재

● 연구팀은 문제를 해결하기 위해, 나트륨 배터리의 벌크 금속을 나트륨 증착된 리그닌 유래 탄소 매트로 대체하는 솔루션을 개발

● 해당 연구에서 리그닌 매트는 거미가 자연에서 거미줄을 회전시키는 방식과 유사한 방식으로 리그닌 섬유를 회전시키는 ‘전기방사’로 알려진 공정을 사용하여 생산한 다음, 섬유를 탄화하여 재료 구조에 수많은 결함을 생성

● 생성된 결함은 에너지 저장을 담당하는 원소인 금속 나트륨의 균일하고 안정적인 증착을 지원하여 에너지 용량을 증가시키는 것으로 확인 

● 해당 기술은 훨씬 더 넓은 규모로 리튬 이온 배터리를 대체할 수 있으며 전기 자동차와 같은 대형 제품에 사용을 기대  

※ Energy and Environmental Science 게재(2021.08.12.), “Homogenous metallic deposition regulated by defect-rich skeletons for sodium metal batteries”