배터리 에너지 밀도 100만배 높이기.jpg

배터리의 에너지 밀도를 높이려면 배터리를 이해해야하는데,

배터리는 전자를 원자에 저장하면서 안정적인 형태를 이루고있어.

만약에 원자에 전자 저장 능력이 없다면 자유 전자가 늘어나게 되어서 배터리가 폭발하겠지.

a1은 양극재, b1은 음극재인데,

이렇게 전선으로 연결하고 충전을 시작하게 되면,

전자가 양극재에서 충전기로 이동하고, 충전기에서 음극재로 전자가 이동하지.

양극재에 있는 모든 전자가 없어지게 되면 흐름이 멈추게 되고 완전 충전상태가돼,

이때 전압을 천천히 높여보는거야. 그러면 배터리 안에 있는 원자외의 배터리를 구성하는

원자의 전자를 끌어오게 되고, 그 전자가 음극재로 이동하게 되지.

하지만 이때 음극재로 이동한 전자만 있고, 양극재에 있던 원자는 분리막을 통과하지 않으닌깐

자유전자가 발생하게 되고 결국 배터리가 폭발하는거야.

이렇게 전자를 잃어버린 원자가 이온이 되어서 분리막을 통과해야하는데, 

고정 되어 있어서 분리막을 통과하지 못하는거지.

그러면 어떻게 에너지 밀도를 높여야 할까?

그건 바로 수소를 공급하는건데, 수소는 리튬이온보다 1250배 더 많이 저장할수있어.

같은 1기압의 상태에서 1250배를 더 효율적으로 저장한다는말이지.

그런데 기압을 10기압, 100기압, 1000기압으로 높이게 되면 더 많은 에너지 밀도를 높일수있는거야.

그림에 나온 d1은 수소 공급 밸브관인데, 배터리를 충전하다가 완전 충전되었을때,

수소관을 열어서 수소를 공급하는거지.

수소에서 전자를 잃어버린 수소이온이 분리막 c1을 통과해 음극재로 가고,

전자는 전선을 통해 충전기로 들어가고, 충전기에 있던 전자가 음극재로 가는거지.

이렇게 계속 수소를 공급하면서 수소이온을 넣는거야.

밀도가 점점 높아지면서 내부의 기압이 상승하는데, 10배,100배,1000배 넣는거지.

그러면 전해질의 ph농도가 마이너스가 되는데,

ph 0에서 ph-3이 되면 약 1000배 에너지 밀도가 높아지는거야.

이렇게 내부를 고압 설계를 해두고, 충전을 하면서 수소를 넣으면서,

수소 이온 농도를 높이는거지.

그리고 원하는 에너지 밀도가 도달하면 밸브관 d1을 잠그고, 출시하는거야.

반대로 전기를 소비하면 음극재에서 전자장비로 전자가 들어가고, 

전자 장비에서 전자가 양극재로 넘어가면서, 다시 양극재에 전자가 쌓이게 되고,

음극재에 있던 원자가 분리막을 통과해서 양극재로 가게 되지.

배터리의 에너지 밀도를 10배만 높여도, 배터리의 무게나 크기를 대폭 줄일수있는데,

100배까지 높이게 되면 같은 무게로 40000km 이상 주행 할 수 있게 된다는거야.

기술의 발전과 혁신은 기술의 본질 그 자체를 이해하는데서부터 출발하는거지.