방탄조끼에서 발견한 리툼 -황 배터리 충전사이클 개선 방법

삼원계 배터리 양극재의 핵심 원재료 중 코발트는 채굴 작업에 윤리적인 문제 등으로 인해 사용이 지양되는 원재료입니다. 최근 미국의 미시간 대학 연구원들은 이러한 리튬 이온 배터리에 비해 더욱 강력하고 지속 가능한 대안으로 리튬-황 배터리 통해 새로운 돌파구를 마련한 것으로 보입니다. 이들은 리튬-황 배터리의 에너지 밀도를 5 배나 증가시켰다고 한 언론을 통해 밝혔습니다.

미시간의 연구팀들은 배터리의 리튬 음극과 황 양극 사이에 화학 반응을 안정시키기 위해 방탄조끼에 사용되는 케블라를 재활용한 아라미드 나노섬유 네트워크를 사용했습니다.

연구팀은이를 통해 배터리 충전 사이클을 1000회 이상 가능한 리튬-황배터리를 개발할 수 있었습니다. 충전 주기를 1,000 회로 볼 때 배터리 수명은 10년 정도 될 것으로 추정하고 있습니다. 리튬-황배터리에 대해서 수백 사이클이 가능하다고 주장하는 많은 보고서들이 있지만 용량과 충전속도, 복원력 그리고 안전성과 같은 다른 변수들을 희생 해야 하는 문제들을 안고 있었습니다. 하지만 이번 미시간 팀의 연구에서 사이클을 높이면서도 다른 요구사항을 만족시킬 수 있는 배터리를 개발할 수 있게 되었습니다.

연구팀은 아라미드 막을 이용하여 배터리에 폴리황화물이라고 알려진 리튬 황 형성을 막을 수 있었고 이로 인해 전체 용량 감소를 막을 수 있었습니다.

리튬 황배터리에 거는 기대는 매우 큰 상태인데요. 황은 코발트보다 얻기가 쉬운 재료이며 또한 케블라를 사용하여 만들어진 다양한 제품들을 재활용함으로써 환경적인 오염을 예방할 수 있기 때문입니다. 또한 그동안 문제시 되었던 코발트와 같은 제한된 광물의 사용이 더 이상 필요하지 않다라는점 때문입니다.

미시간 연구팀의 코토프 교수는 아라미드막에 대한 특허출원을 진행했고 심지어 신기술을 이용할 수 있는 회사를 설립할 계획이라고 합니다. 프로토타입의  용량과 효율성이 이러한 유형의 기술에 대한 이론적 한계에 가깝기 때문에 거의 완벽하다고 설명하고 있습니다. 또한 리튬 황배터리는 고온과 저온의 극한적인 환경에서도 견딜 수 있다는 장점 때문에 일반적인 자동차용 배터리뿐만 아니라 방위산업에까지 확대될 것으로 보고 있습니다.