우리 모두는 리튬이온 배터리가 열화 된다는 것을 알고 있습니다. 이것은 전기차의 미래에 대해서 말할 때 대부분의 전기차 반대론자들이 제기하는 문제이기도 합니다. 열화에 따른 배터리 수명저하는 그만큼 해결해야할 숙제였습니다. 그런데 DOE와 스탠퍼드의 과학자들은 리튬이온 배터리 수명을 연장할 수 있는 획기적인 방법을 발견했다고 합니다.
리튬이온 배터리는 매우 적은 무게와 작은 부피에도 엄청난 양의 에너지를 포함할 수 있기 때문에 전기차를 비롯한 다양한 분야에서 매우 인기가 있습니다. 하지만 이것은 또한 반대의 개념으로 볼 수 도 있습니다. 즉 리튬이온 배터리의 에너지 밀도가 높아질수록 더 작은 부피 내에 더 많은 에너지가 주입되기 때문에 그만큼 불안정해질 수 있다는 점인데요. 이러한 문제들은 과거 전기차 화재로 이어지면서 그 위험성을 드러내기도 하였습니다.
리튬 이온 배터리 또 다른 큰 문제는 배터리의 충. 방전 시에 불가피한 용량 손실이 나타난다는 점입니다. 그 이유는 충. 방전 주기마다 배터리 전극에서 리튬에 작은 비트가 느슨해지기 때문입니다.
그러나 DOE와 스탠포드 과학자들은 이 비활성 리튬 비트를 배터리의 음극으로 연결함으로써 용량 손실을 커버할 수 있는 방법을 찾았다고 합니다.
비활성 리튬 이온들은 배터리를 열화되게 하고 심지어 불이 붙게 하기 때문에 쓸모없는 것이라고 여겨졌습니다. 하지만 연구진들은 비활성 리튬을 음극과 전기적으로 다시 연결시키는 방법을 발견했습니다.
리튬 음극을 다시 활성화 시키기 위해 충전 사이클 끝에서 방전 전류를 크게 증가시키면, 비활성화 된 리튬이온을 음극 쪽으로 이동시키게 됩니다. 방전 전류가 높을수록 이동 속도가 빨라지고 공정 효율도 높아진다는 것을 테스트 배터리와 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 검증하였습니다.
이번 연구결과는 실제 배터리의 리튬이온을 충전 프로토콜 조정만으로도 회복시킬 수 있다는 것을 보여주었다는 점에서 매우 의미 있는 결과라 할 수 있습니다. 이 정도면 배터리 수명을 최대 30%까지 연장할 수 있기 때문입니다. 손실된 리튬이온을 재활용할 수 있게 되면 배터리 화재의 위험도 낮아지고, 배터리의 사용수명 연장에도 도움을 줄 것으로 기대됩니다.
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