더 저렴한 리튬을 개발할 수 있는 접근법 발견

더 저렴한 리튬을 개발할 수 있는 접근법 발견

 

컴퓨터, 전기 자동차, 휴대용 기기에 리튬 이온 배터리의 적용이 증가하면서 비교적 희귀한 금속인 리튬의 공급에 영향을 미치고 가격에 영향을 미치면서 리튬이 새로운 금으로 떠오르고 있다. 연구자들은 나트륨을 활용하여 리튬의 일부를 대체함으로써 비용을 절감하고 공급을 보장할 수 있는 방법을 제시하려고 한다.

 

 

연구원들은 리튬을 전혀 사용하지 않고 고품질 배터리에 나트륨이나 다른 요소를 사용하는 것을 검토했다. 나트륨은 더 저렴하고 사용할 수 있지만 단점이 있다. 리튬 배터리는 자동차와 휴대용 장치를 작동하는 데 필요한 농축된 전하를 전달하는데 이상적인 재료로 남아 있다.

 

애리조나 주립대학교의 박사 과정 학생인 툴리오 게라치와 알렉산드라 나브로츠키 교수는 나트륨과 리튬을 같은 배터리에 결합하는 다른 방법을 채택했다. 이를 통해 공급 문제를 간소화하고 더 저렴한 배터리와 더 안전한 공급망으로 나아갈 수 있는 길을 열었다.

 

이 그룹은 리튬-나트륨 물질을 생산하고 그 균질성, 구조 및 열역학적 특성을 정의한다. 과학자들은 나브로츠키 실험실에서 개발 및 규제된 전용 접근법(고온 산화물 용액 열량 측정법)을 사용하여 재료의 에너지 안정성을 정량화하고, 가열 실험을 통해 사용 중 분해 가능성을 조절한다.

 

골드슈미트 지구화학 컨퍼런스에서 연구 결과를 발표한 Tullio Geraci는 "소량의 나트륨과 리튬을 혼합하여 안정성을 테스트한 다음 그 성능을 확인했다. 이 과정은 단계별로 진행되며, 처음 시작했을 때는 안정성이 기대에 미치지 못했다. 혼합물이 사용 가능한 형태로 유지되는지 확인하는 것이 우선이었다. 하지만 나트륨 함량을 늘리면서 안정성이 개선되었고 지금까지 10%의 혼합물을 만들었는데, 열역학적으로도 안정적으로 잘 유지되고 있다. 성능에 큰 차이가 나타나기 전에 약 20%까지 끌어올릴 수 있을 것 같다."라고 말했다.

 

 

툴리오 제라치는 이어서 "처음에는 이러한 리튬(Li)/나트륨(Na) 희석이 가능할지 확신할 수 없었다. 놀랍게도 약한 희석은 용액의 균질성을 잃고 배터리 생산에 중요한 결정 구조가 파괴되는 경향이 있다는 것을 발견했다. 하지만 나트륨의 양을 늘리면 물질이 더 안정적이 됩니다. 최적의 혼합에 도달한 후에는 배터리 기술자에게 연구 결과를 넘겨 최초의 나트륨-리튬 배터리를 생산할 수 있도록 해야 한다. 우리는 이것이 새로운 배터리 기술 개발의 첫 단계라고 생각한다."라고 말했다.

 

낸시 로스 교수(버지니아 공대 지구과학과, 버지니아주 블랙스버그)는 "게라치와 나브로츠키의 연구는 지구화학이 기술적으로 중요한 신소재 개발에 어떻게 적용될 수 있는지를 잘 보여준다.  그들의 연구는 우리가 일상 생활에서 의존하고 있는 리튬 배터리를 대체할 수 있는 더 저렴하고 지속 가능한 리튬 공급원을 탐색할 수 있는 유망한 길을 열어줍니다."라고 말했다.