현재 전기자 자동차의 에너지 밀도를 더이상 높이기가 어렵다.

불가능하다고 하지.

그래서 전고체 전해질 배터리를 연구하고 있지만 벌써 수년째 표류하고있고,

실패할거라고해,

그러면 배터리 안에 있는 에너지 밀도를 어떻게 높여야 할까?

배터리의 충전 과정을 보면 충전기의 +극과 - 극에 연결하지.

그러면 이때 음극재로 전자가 저장을 시키는데, 이 과정에서 양극재에 있던 전자가

전선을 타고 충전기 안으로 들어온다는거야.

그리고 전자가 음극재에 저장이 되면, 양극재에있던 리튬 이온의 전자를 모두 빼았겨

양이온이 되고, 음극재로 분리막을 통과해서 넘어가게 되지.

이게 바로 충전되는 원리인데,

충전되는 총량을 결정하는것은 양극에 존재하는 양극재와 리튬이온의 전자 총량이였다는거야.

재미있는 사실은 전압을 높여서 더 강한 힘으로 전자를 끌어당기는 경우,

작은 힘으로 꺼낼수 없었던 전자까지 끌어당겨서 충전할수가 있는거야.

쉽게 말하면 나트름 원자의 경우 전자가 11개가 있는데 5개밖에 꺼내지 못했어,

하지만 전압을 높이자 나머지 6개까지 꺼내게 된거지.

그러면 음극재에 더 많은 전자를 저장할수있게 되는거지.

하지만 음극재에 전자를 저장하는 양을 초과해서 전자를 넣게 되면 이 전자로 인해서,

열이 발생하게 되고, 전해질의 온도가 상승하면서 압력이 높아지게 되고, 배터리가 터지겠지.

그래서 음극재에 충분하게 전자를 저장할수있을정도로 만들어두고,

양극 부분에 전자의 양을 지금보다 100배 수준으로 더 많이 넣을수있도록 하는거야. 

양극재 안에 전자를 저장할수있는 화합물과 

리튬이온에도 전자를 더 저장할수있도록하는 화합물을 만들어야겠지.

그러면 배터리 충전과정에서 전류의 흐름이 계속 되면서, 충전 총량이 증가하게 되는거지.

그러닌깐 배터리의 에너지 밀도는 양극재와 원자가 저장할수있는 전자의 최대치에 비례하고,

음극재에서 리튬이온과 전자를 저장할수있는 전자의 최대치에 비례한다는거지.

이것을 비약적으로 높이기 위해서, 전자를 더 저장할수있는 화합물을 만드는게 핵심이겠지.

만약에 양극재 부분에 전자를 공급하도록해서, 전류의 흐름을 유지시켜,

음극재에 10배,100배의 전자를 저장하게 되면 100배 많은 에너지를 저장하게 되는데,

에너지를 소비하는 과정에서 이 음극재에있던 전자가 양극재로 들어가면서,

양극재에 저장할수있는 전자량을 초과하게 되면 누설전류가 발생해서,

배터리의 압력이 높아져서 터지게 되는거지.

그래서 양극재를 초과하는 전자가 유입 되는 경우, 

그 전자를 다른 곳으로 흐르도록할수도있는데,

결국 처리 공간이 늘어나게 되기 때문에, 전체 규모로 보면 에너지 효율을 높였다고 볼수없겠지.

리튬이온 다음으로 배터리 신소재는 수소야.

수소는 밀도가 낮은데, 수소 한 개에 전자 1개를 가지고 있지.

액화 수소를 가지고 배터리를 만드는거야. 그리고 전기를 충전하게 되면,

액화수소에 있던 전자가 양극재를 통해서 충전기로 들어가게 되고,

양이온이 된 수소가 분리막을 통과해서 음극재로 가겠지.

액화 수소 배터리를 현실화하게 되면 1000배 작은 전기 배터리를 만들수있어.

물론 음극재가 그 만큼 전자를 저장할수있어야겠지.

초 고압 상태에서 버틸수있는 소재로 만들고, 고압 상태에서, 

수소를 액체로 만들어 전해질 역할을 하도록 하는거야.

여기서도 액체 수소 밀도가 중요하겠는데, 

평균 온도 100도까지 팽창 압력을 버틸수있도록 배터리가 설계되어야겠지.

100도가 되어 액체 수소가 운동에너지가 증가해도 배터리가 압력을 버틸수있어야 한다는거야.

액화 수소 전기 배터리가 개발된다면, 

리튬 이온보다 최대 1000배 더 작게 만들수있다는거지.

리튬 이온의 밀도는 0.53CM/L이고, 수소의 밀도는 0.089G/㎤라서 수치로 전환하면

5000배 정도 수소 밀도가 낮기 때문이야. 

리튬은 3개의 전자를 가지고, 수소는 1개를 가지지.

그러닌깐 미래로 가려면 전고체 배터리가 아니라 액화 수소 배터리를 개발해야 한다는거지.