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Jun 01, 2023

연구자들은 높은

세계는 녹색 기술에 대한 중요성이 더욱 강조되는 새로운 시대로 빠르게 이동하고 있습니다. 이러한 기술은 점점 더 커지는 요구 사항을 충족하기 위해 보다 실용적이고 정확한 연구 개발(R&D)이 필요합니다.

세계는 녹색 기술에 대한 중요성이 더욱 강조되는 새로운 시대로 빠르게 이동하고 있습니다. 이러한 기술은 에너지 저장 시스템에 대한 증가하는 수요를 충족하기 위해 보다 실용적이고 정확한 연구 개발(R&D)이 필요합니다. 최근의 발전으로 더욱 효율적인 리튬 이온 배터리가 탄생했습니다. 그러나 여전히 중요한 단점이 남아 있습니다. 이러한 과제 중 하나는 전기 자동차의 채택을 가속화하는 데 도움이 될 수 있는 더 빠른 충전의 필요성입니다.

이제 미국 에너지부(DOE) 아르곤 국립 연구소의 자원을 사용하여 보이시 주립 대학과 캘리포니아 샌디에이고 대학이 이끄는 연구팀은 훨씬 더 빠른 충전을 촉진할 수 있는 배터리 전극용 고성능 소재를 만들었습니다. 리튬 배터리. 뛰어난 저장 용량을 제공하면서 충전 속도를 높일 수 있는 가능성을 보여줍니다.

리튬 배터리의 주기에 따라 리튬 이온은 양극(음극)에서 일반적으로 흑연으로 만들어진 음극(양극)으로 이동합니다. 더 빠른 충전 속도에서는 리튬 금속이 흑연 표면에 쌓이는 경향이 있습니다. 리튬 도금으로 알려진 이 코팅은 배터리 성능을 저하시키고 합선, 과열 또는 화재를 일으킬 수 있습니다.

연구원들은 새로운 결정 구조를 지닌 오산화니오븀이라는 화합물의 도움으로 더 빠른 충전을 위한 경로에서 이 장애물을 제거하려고 했습니다. 오산화니오븀은 도금에 훨씬 덜 민감하므로 잠재적으로 흑연보다 안전하고 내구성이 뛰어납니다. 원자는 재구성하는 데 많은 에너지가 필요하지 않은 여러 안정적인 구성으로 쉽게 배열될 수 있습니다. 이는 연구자들이 배터리 성능을 향상시킬 수 있는 새로운 구조를 발견할 수 있는 기회를 제공합니다.

연구를 위해 연구원들은 오산화니오븀을 전극 재료로 사용하여 코인 셀을 만들었습니다. 오산화니오븀은 처음부터 원자 배열이 어수선하고 무질서했습니다. 그러나 연구진은 전지가 여러 번 충전 및 방전될 때 무질서한 구조가 규칙적인 결정 구조로 변한다는 것을 발견했습니다.

입방형 암염 골격으로 설명되는 결정질 구조는 충전 중에 리튬 이온을 양극으로 더 쉽고 빠르게 전달할 수 있습니다. 그들의 발견은 빠른 충전에 대한 재료의 약속을 지적하고 다른 측정은 그것이 많은 양의 전하를 저장할 수 있음을 시사합니다. 400사이클 동안 200mA g−1에서 225mAh g−1의 용량과 99.93%의 쿨롱 효율로 뛰어난 사이클링 안정성을 나타냅니다.

재료에 열과 압력을 가하는 것과 같은 전통적인 합성 방법으로는 고성능 결정질 오산화니오븀을 만드는 것이 매우 어렵습니다. 본 연구에서 성공적으로 사용된 비전통적인 합성 접근법(배터리 셀의 충전 및 방전)은 다른 혁신적인 배터리 재료를 만드는 데 적용될 수 있습니다. 이는 잠재적으로 반도체나 촉매와 같은 다른 분야의 새로운 재료 제조를 지원할 수도 있습니다.

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