리튬 이온 배터리에 수소 원소를 추가하면 수명을 늘릴 수 있을까?

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라운스 리포 무어 국립연구소(LLNL) 연구진은 리튬 이온 배터리의 전극에 수소 원소를 추가하면 배터리 용량이 크게 향상될 수 있다는 것을 발견했으며, 이를 통해 작동 시간이 늘어나고 전송 작업이 가속화될 수 있다는 사실을 밝혀냈습니다. 리튬 이온 배터리는 충전식 배터리 유형이며, 방전 시에는 리튬 이온이 배터리에서 양극으로 이동하고, 충전 시에는 양극의 리튬 이온이 다시 음극으로 이동합니다. 리튬 이온 배터리는 충전식 배터리 유형이며, 방전 시에는 리튬 이온이 배터리에서 양극으로 이동하고, 충전 시에는 양극의 리튬 이온이 다시 음극으로 이동합니다.

리튬 이온 배터리는 전압, 에너지 밀도 등 여러 가지 주요 특성을 가지고 있으며, 이러한 특성을 어떻게 발휘하는지는 궁극적으로 리튬 이온과 전극 물질의 조합에 따라 결정됩니다. 전극 구조에서 화학적 성질과 모양의 미묘한 변화는 리튬 이온이 어떻게 강력한 결합을 형성하는지에 상당한 영향을 미칠 수 있습니다. 리버모어 국립연구소의 연구자들은 실험과 계산을 통해 리튬 이온 배터리에서 수소 처리된 그래핀 폼 전극이 더 높은 용량과 더 빠른 전송 용량을 보인다는 것을 발견했습니다.

LLNL 재료 과학자 Morriswang은 "이러한 결과는 그래핀 소재를 기반으로 고출력 전극을 설계하는 데 도움이 되는 고품질 분석을 제공합니다."라고 말했습니다. 그는 또한 Natural Science Report(NatureScientificReports Journal)에 게재된 이 논문의 저자 중 한 명입니다. 리튬 이온 배터리, 슈퍼커패시터 등 에너지 저장 소자의 상업적 응용 분야에서 갈렌 소재는 이 소재를 더 낮은 비용으로 생산할 수 있는 능력에 심각한 영향을 미칩니다.

일반적으로 사용되는 화학 합성 방법은 최종적으로 많은 수의 수소 원자를 남기게 되며, 이것이 그래핀의 전기화학적 성능에 미치는 영향을 판단하기 어렵습니다. 리버모어 연구실 연구진은 실험을 통해 수소 원소가 곡물이 풍부한 그래핀의 기본 온도 처리를 의도적으로 개선하여 실제로 속도 용량을 향상시킬 수 있다는 것을 발견했습니다. 수소원소의 결함과 그래핀의 결함을 극복하고 더 작은 기공이 열리면서 리튬 이온이 더 쉽게 침투할 수 있게 되어 전송속도가 향상됩니다.

새로운 모서리에 부착된 리튬 이온을 통해 더 많은 순환 용량을 공급할 수 있습니다(수소 원소에 부착될 가능성이 가장 높음). 리버모어 연구실 재료과학의 박사후 연구원이자 연구 논문의 주요 저자인 그는 "전극의 성능 개선은 더 많은 실제 세계 응용 분야를 열어줄 수 있는 중요한 획기적인 진전"이라고 말했습니다. 그래핀의 리튬 이온 저장 특성에 수소화 및 수소화 결함을 적용하기 위해 연구진은 결합된 수소 원소에 의해 노출된 다양한 열처리 조건을 적용했으며, 특히 3D 그래핀 나노폼(GNF)의 전기화학적 특성에 초점을 맞췄습니다.

결함이 있는 그래핀으로 구성됨. 연구진은 3D 흑연 나노 폼을 사용합니다. 이는 수소 저장, 촉매, 여과, 절연, 에너지 흡수, 정전식 탈염, ​​슈퍼커패시터, 리튬 이온 배터리 등 다양한 잠재적 응용 분야가 있기 때문입니다. 그래핀 3D 폼 비접착제의 특성은 첨가제가 더 복잡하기 때문에 더 복잡할 수 없으며, 따라서 메커니즘 연구에 이상적인 선택으로 사용될 수 있습니다.

"우리는 수소 원소를 처리한 후, 흑연 오일 폼 전극이 상당한 진전을 이룬다는 것을 발견했습니다. 이 실험을 조합하여 우리는 결함과 수소 용액 사이의 미묘한 상호작용과 진행을 추적할 것입니다. 그래핀 화학 및 형태에서 약간의 변화가 일어나면 성능에 놀라울 정도로 큰 효과가 나타날 수 있다고 "LLNL 연구원들은 또한 이 연구의 또 다른 저자인" 브랜든우드를 언급했습니다.

이 연구에 따르면, 이렇게 제어된 수소 원소 처리법은 다른 그래핀 기반 애노드 소재에도 사용되어 리튬 이온 전달과 재활용 가능한 저장 분야를 최적화하는 데 활용될 수 있다.