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에너지 밀도 1000배 높은 배터리 만드는 핵심 공정.jpg

GravityNgc |2023.10.26 09:32
조회 59 |추천 0

 

리튬이온에 비해 에너지 밀도가 약 1000배 높은 수소이온 배터리를 간단하게 만들어 볼껀데,


수소는 리튬이온에 비해 에너지 저장율이 1000배가 넘어서지만, 너무 가벼워서,


원자에 전자가 결합되면 운동량이 증가해서, 배터리의 에너지 저장 원자로 사용하기 적합한 원자가 아니라고들 하지.


그래서 수소에서 전자와 수소이온을 분리해서 만드는 수소이온 배터리를 만들어볼꺼야.


수소이온 배터리를 제조하는 과정은 의외로 간단해.


 


B1 양극재 부분에 양극활물질이 있어야 하는데, 양극 활물질이 없고 양극 반응극만 있는거지.


대신 A1의 수소밸브관에서 수소를 공급하는거야.


수소가 양극재 부분에 쌓이게 되고, 이때 충전기를 가동하면 수소의 전자가 반응극에 의해서 끌려와 전자를 잃어버리는데,


수소의 전자는 전선을 타고 충전기로 들어가고, 충전기에 있던 전자가 음극재로 가는거지.


이때 수소는 전자를 잃어버려 수소이온이 되어 분리막 C1을 통과해 음극재에 쌓이게 되는거야.


음극재 부분에서 전자와 수소이온이 결합하지 않도록 하기 위해서, 


전해액에 특수 물질인 유기용매 에틸렌카보네이트(EC), 디에틸카보네이트(DEC), 프로필렌카보네이트(PC), 


에틸메틸카보네이트(EMC) 및 디메틸카보네이트(DMC)등을 혼합해서 사용하는거야.


이 유기용매를 첨가하는 이유는 덴트라이트 현상이라고, 리튬 이온이 전해질을 통해 이동하는 과정에서,


금속으로 합성되면서 나무 뿌리처럼 자라나서, 분리막을 뚫었는데,


이 유기용매가 수소이온과 전자가 환원하고 산화되지 않도록 막아주는거야.


이렇게 수소이온은 음극재 외부에 저장되고, 전자는 음극재 내부에 저장되는거지.


음극재 흑연에 코팅을 통해서, 환원 반응이 일어나지 않도록 하는거야.


수소를 충분히 공급해서 원하는 에너지 밀도에 도달하면, 수소 밸브관을 잠그고, 


양극재 반응극을 분리하고, 양극을 띄는 흑연인 양극재를 설치하는거지.


그리고 전해액을 체우고, 뚜겅을 닫는거야.


전기를 소모하게 되면 음극재에서 전자가 전선을 타고 양극재 흑연 내부에 저장되고,


수소이온이 분리막을 통과해 양극재 외부에 저장되는거지.


수소이온 배터리의 크기를 1/1000배로 줄여서,


이 셀을 기준으로 1/1000배 크기의 모듈에 체워넣고, 그 모듈을 팩으로 만드는거지.


그러면 배터리 팩 크기가 1/1000배 작아지게 되는거야.


배터리팩 크기가 100배만 작아져도, 무게가 감소해서 연비가 좋아지는데,


1000배까지 작게 만들수있는거지.


수소는 구하기 쉬운 원소고 크기도 작아져서, 만들기도 쉽고 저렴하지,


모든 전기 배터리에 일괄 적용하게 되면 엄청난 양의 낭비되는 전기를 막게 되는거지.


궁극의 2차 전지는 수소 이온 배터리야

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