banner

소식

Jun 27, 2023

소금의 힘: 리튬

Goldschmidt Conference 2023년 7월 13일

연구진이 고품질 배터리에 사용하기 위해 리튬과 나트륨을 혼합하는 방법을 개발해 배터리 기술에 큰 진전을 보이고 있다. 두 가지 요소를 결합함으로써 비용 절감, 공급망 확보, 리튬 이온 배터리 사용으로 인해 수요가 증가하는 리튬 부족 문제를 해결하는 것을 목표로 합니다.

애리조나 주립대학교 연구진은 리튬과 나트륨을 혼합하는 배터리 기술의 잠재적 판도를 바꿀 수 있는 방법을 연구하고 있습니다. 그들의 목표는 비용을 절감하고 공급망을 안정화하는 것입니다. 예비 결과는 열역학적으로 안정적인 10% 나트륨-리튬 혼합물을 보여주었으며 20%에 도달할 것으로 예상됩니다.

리튬은 전기 자동차, 컴퓨터 및 휴대용 장치의 리튬 이온 배터리 사용이 급증하면서 가격이 상승하고 상대적으로 희귀한 금속 공급에 영향을 미치면서 새로운 금이 되고 있습니다. 과학자들은 나트륨을 사용하여 리튬의 일부를 대체하여 비용을 절감하고 공급을 보장하는 방법을 개발하기 직전입니다.

최근 과학자들은 리튬을 완전히 사용하지 않고 대신 고품질 배터리에 나트륨이나 기타 원소를 사용하는 방법을 검토했습니다. 나트륨은 더 저렴하고 가용성이 더 높지만(염화나트륨과 같이 바닷물에서 발견됨) 단점이 있으며, 리튬 배터리는 자동차 및 휴대용 장치에 전력을 공급하는 데 필요한 집중 충전을 제공한다는 측면에서 여전히 최고입니다. 애리조나 주립대학교의 Ph.D 학생인 Tullio Geraci와 Alexandra Navrotsky 교수는 다른 접근 방식을 채택했습니다. 동일한 배터리에 리튬과 나트륨을 혼합합니다. 공급 문제를 완화하고 보다 저렴한 배터리와 보다 안전한 공급망으로의 길을 열어줄 것을 약속합니다.

이 그룹은 리튬-나트륨 재료를 만들고 그 구조, 균질성 및 열역학적 특성을 특성화하고 있습니다. 연구원들은 Navrotsky 실험실에서 개발되고 최적화된 특수 기술(고온 산화물 용융 용액 열량계)을 사용하여 물질의 에너지 안정성을 측정하는 동시에 가열 실험을 통해 사용 중 분해 가능성을 결정합니다.

Goldschmidt 지구화학 회의에서 연구 결과를 발표한 Tullio Geraci는 "우리는 소량의 나트륨을 리튬과 혼합하여 안정성을 테스트한 후 성능을 확인했습니다."라고 말했습니다. 이는 단계별 프로세스이며 처음 시작했을 때 안정성이 보장되지 않았습니다. 가장 먼저 필요한 것은 혼합물이 사용 가능한 형태로 유지되는지 확인하는 것입니다. 그러나 나트륨 함량이 증가함에 따라 안정성이 향상되었습니다. 지금까지 우리는 10%의 혼합물을 달성했고 괜찮은 것처럼 보이며 여전히 열역학적으로 안정적입니다. 우리는 성능에 큰 차이가 나타나기 전에 이를 약 20%까지 높일 수 있다고 믿습니다.”

Tullio Geraci는 계속해서 다음과 같이 말했습니다. “처음에는 이러한 Li/Na 희석이 만들어질 수 있는지 확신할 수 없었습니다. 놀랍게도 우리는 약한 희석이 분해되는 경향이 있고 용액의 균질성과 배터리 생산에 중요한 결정 구조를 잃는다는 것을 발견했습니다. 그러나 나트륨의 양을 늘리면 물질이 더욱 안정해집니다. 최적의 조합에 도달한 후에는 우리의 연구 결과를 배터리 기술자에게 넘겨 최초의 나트륨-리튬 배터리를 생산해야 합니다. 우리는 이것이 새로운 배터리 기술 개발의 첫 번째 단계라고 믿습니다.”

Nancy Ross 교수(버지니아 블랙스버그 버지니아 공과대학 지구과학과)는 다음과 같이 말했습니다. “Geraci와 Navrotsky의 연구는 지구화학이 기술적으로 중요한 새로운 물질 개발에 어떻게 적용될 수 있는지를 강조합니다. 그들의 연구는 우리가 일상 생활에서 의존하는 리튬 배터리에 대한 보다 저렴하고 지속 가능한 대체 소스를 탐색할 수 있는 유망한 길을 열었습니다.”

애리조나 주립대학교 연구진은 리튬과 나트륨을 혼합하는 배터리 기술의 잠재적 판도를 바꿀 수 있는 방법을 연구하고 있습니다. 그들의 목표는 비용을 절감하고 공급망을 안정화하는 것입니다. 예비 결과는 열역학적으로 안정적인 10% 나트륨-리튬 혼합물을 보여주었으며 20%에 도달할 것으로 예상됩니다.
공유하다