그래핀 기술 혁신으로 더 안전하고 고성능인 배터리 개발 가능성 제시
Seoul스완지 대학교, 우한 기술 대학교, 셴젠 대학교의 연구진이 리튬 이온 배터리에 사용되는 그래핀 시트를 대량으로 제조할 수 있는 새로운 방법을 개발했습니다. 이 방법은 리튬 이온 배터리의 안전성과 성능을 향상시킬 것으로 기대됩니다. 이 연구는 '네이처 케미컬 엔지니어링'에 발표되었으며, 결함 없는 그래핀 시트를 대량으로 생산하는 데 성공한 최초의 사례를 설명합니다. 이 그래핀 시트의 열전도율은 최대 1,400.8 W m-1 K-1로, 현재 배터리에 사용되는 구리와 알루미늄 시트보다 거의 10배 이상 뛰어납니다.
배터리 부품의 높은 열전도율은 열을 효율적으로 방출하여 배터리 고장, 화재 또는 폭발과 같은 문제를 피하는 데 중요합니다. 새로운 그래핀 전류 수집기는 열 축적을 줄이고 위험한 반응을 방지함으로써 이러한 문제 해결에 도움을 줍니다.
그래핀 포일의 주요 이점은 다음과 같다: 뛰어난 열전도성, 효과적인 열 방출, 높은 전기 전도성, 유연성과 내구성, 그리고 두께 조절 가능성.
이 신기술은 대량 생산에 활용될 수 있습니다. 연구원들은 17마이크로미터 두께의 200미터 길이 그래핀 시트를 제작했습니다. 이 시트는 10만 번 이상 구부려도 높은 전기 전도성을 유지하여 유연한 전자기기에 활용될 가능성을 보여줍니다.
이러한 포일의 대량 생산은 상업용 배터리 제작에 활용될 수 있습니다. 이를 통해 전지를 더 안전하게 하고 에너지 저장 능력을 향상시킬 수 있으며, 이는 전기차 및 재생 에너지 시스템에 매우 중요합니다. 연구팀은 현재 그래핀 포일의 제작 방식을 개선하는 데 집중하고 있으며, 포일을 더 얇고 강하게 만드는 데 주력하고 있습니다.
그래핀 기술은 리튬이온 배터리뿐만 아니라 레독스 플로우 배터리나 나트륨 이온 배터리 등 다른 유형의 배터리에도 활용될 수 있습니다. 이러한 특성 덕분에 그래핀은 우리가 현재 사용하고 있는 것 이상의 미래 에너지 저장 솔루션에서 유망한 소재로 떠오르고 있습니다.
에너지 저장의 안전성과 효율성을 높이려는 필요성이 증가함에 따라, 이러한 그래핀 기술의 발전은 매우 중요할 수 있습니다. 연구팀은 생산 과정을 확대할 수 있는 방법을 개발 중이며, 이를 통해 이 기술이 다양한 산업에 빠르게 널리 활용될 수 있도록 하고자 합니다.
연구는 여기에서 발표되었습니다:
http://dx.doi.org/10.1038/s44286-024-00103-8및 그 공식 인용 - 저자 및 저널 포함 - 다음과 같습니다
Lun Li, Jinlong Yang, Rui Tan, Wei Shu, CheeTong John Low, Zixin Zhang, Yu Zhao, Cheng Li, Yajun Zhang, Xingchuan Li, Huazhang Zhang, Xin Zhao, Zongkui Kou, Yong Xiao, Francis Verpoort, Hewu Wang, Liqiang Mai, Daping He. Large-scale current collectors for regulating heat transfer and enhancing battery safety. Nature Chemical Engineering, 2024; 1 (8): 542 DOI: 10.1038/s44286-024-00103-8
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