리튬 보다 강력한 나트륨 배터리 개발

리튬 보다 강력한 나트륨 배터리 개발

 

프랑스 연구진이 리튬 배터리 보다 훨씬 강력한 파워 및 수명도 훨씬 더 긴 나트륨 이온(Na-ion) 배터리 시제품을 내놓았다. 이 배터리는 충전 시간이 더 빨라진데다 가격까지 저렴해 다크호스로 떠올랐다. 데일리메일은 2015.12.01일 프랑스 국립 과학 연구 센터(CNRS)와 전기 화학 에너지 스토리지 네트워크가 이같은 혁신적인 배터리를 만들었으며 생산 전단계에 와 있다고 보도했다.

 

이 최신형 2차 전지는 일반적으로 AA 배터리로 불리는 1차 전지와 닮은 18650 포맷으로 만들어졌다. 또한 통상 테슬라 전기차는 물론 노트북 컴퓨터에도 사용될 수 있다. 이 배터리의 액체 상태 나트륨 이온은 충전 및 방전 사이클 중 한 전극에서 다른 전극으로 움직인다. 에너지 밀도는 kg당 90와트시(90Wh/kg)가 되는 것으로 알려졌다. 이는 현대 일반 배터리의 절반 수준이지만 최초로 만들어진 리튬 이온 배터리 수준이다. 이는 자동차용 납축 전지 에너지의 2배에 달한다.

 

테스트 결과, 이 새로운 전지 셀은 성능상 변화 없이 최소한 2,000번의 충방전 사이클을 보여주었다. 리튬 이온 배터리의 충방전 사이클은 400-1,200번이다. 또한 이 나트륨 이온(Na-ion) 배터리 셀 시제품은 훨씬 더 빨리 충전됐다.

 

개발자들은 이 새로운 기술은 더 길어진 수명을 가졌고, 리튬 이온 배터리 이상의 에너지 밀도를 가지면서 비교할 수 없는 성능을 약속한다고 말했다. 그리고, 가장 중요한 인센티브로는 경제성이 꼽힌다. 지구상에서 소금의 소듐(나트륨)은 리튬 보다 1천배는 더 흔하다.

 

리튬은 모든 금속들 가운데 가장 가벼우며 완벽한 배터리를 만드는데 있어 최고의 전기 화학적 가능성을 지니고 있다. 리튬 이온 셀은 또한 kg킬로그램 당 가장 넓은 밀도를 보여주며, 니카드 배터리의 2배나 되는 에너지를 낸다. 하지만, 리튬은 지구상에 드물게 존재하는 희토류이며 생 산비용이 많이 든다. 게다가 이 회로는 휘발성이며 전압과 전류를 제한하기 위한 보호 회로를 필요로 한다.

 

보도에 따르면, 프랑스 연구원들의 나트륨 이온 프로젝트는 이미 그램 단위로 연구하는 실험실 수준에서 벗어나 킬로그램 단위로 생산되는 생산 직전 단계에 와 있다. 이는 에너지 밀도를 높이고 양산에 적합한 배터리를 만드는 중요한 단계에 와 있음을 말해준다. 이들은 소금 이온 배터리가 장차 바람 및 태양을 포함한 재생 에너지까지 저장할 수 있도록 확장시킬 수 있을 것으로 기대하고 있다.

한편, 이와 별도로 최근 전통적인 1차 전지 배터리의 수명을 800%나 늘려주는 접시형 AA형 배터리 재킷(sleeve)이 개발돼 시장에 나와 있다. 배터라이저로 불리는 이 전지는 스테인레스 스틸로 만들어졌으며 가격은 약 2.5달러(2900원)이다. 배터라이저를 생산하는 배터루(Batteroo)라는 회사는 AA형 건전지와 닮은 18650 포맷을 사용해 건전지용 재킷을 만들었다. 이 회사는 배터리를 사용하는 대부분의 전자기기가 기능을 멈출 때까지 배터리 에너지의 20% 정도 밖에 사용하지 않으며 이 재킷은 전지의 수명을 최대 800%가지 늘려준다고 말한다.