리튬이온 배터리가 현재 선호되는 에너지 저장 기술이지만, 대학 연구진들이 힘을 합쳐 나트륨이온을 잠재적 경쟁자로 시험하고 있다고 Electronics Point가 보도했다. 

화학식 Na-ion으로도 알려진 나트륨이온 배터리(SIBS)의 등장은 “LIB의 가능한 ‘후계자’로서 큰 잠재력을 지니고 있다. 저비용이고 친환경적이며, 다양한 응용 분야를 충족할 수 있는 다채로운 핵심 성능 지표를 갖추고 있다”.

SIB는 리튬이온 배터리의 지배적 지위에 도전할 잠재력을 지니고 있지만, 연구진은 해결해야 할 여러 과제가 있다고 지적하며, 여기에는 “SIB 구조 내에 축적되어 결국 이를 손상시키는 염 결정의 형성”이 포함된다.

나트륨이온 배터리의 장점으로는 다음이 있다.

•  저비용

•  친환경적

• , 다양한 응용 분야를 충족할 수 있는 다채로운 핵심 성능 지표를 갖추고 있다는 점.

이러한 잠재력을 시험하기 위해 “영국 워릭 대학교의 Na-ion 기술 전문가 과학자팀이 독일, 프랑스, 노르웨이, 스페인의 유수 기관 동료들과 함께 모여 Na-ion 기술의 현재 상태를 평가했다.”

 

Na-ion(나트륨이온) 배터리를 나타낸 그래픽. 그래픽 중앙에는 배터리의 화학적 구성을 나타내는 두 장의 현미경 사진이 겹쳐져 있다. 이미지 제공: 워릭 대학교(ScienceDirect 경유).

 

연구진은 그들의 논문 ‘미래 나트륨이온 기반 배터리를 위한 오늘날의 과제: 소재에서 셀 지표까지’에서 연구 결과를 설명했으며, 이 논문은 2020년 9월 18일 Journal of Power Sources에 게재되었다.

나트륨 기반 배터리 는 다양한 형태로 존재한다.

• NaO2 (나트륨-공기)

• Na/S(나트륨-황 저장).

 나트륨이온 배터리 시장은 연평균 5%의 복합 성장률로 성장할 것으로 예상되며, Na-ion 배터리가 가장 유망할 수 있는 분야는 고정형 에너지 저장 응용 분야이다.

 

 

다양한 나트륨 기반 배터리 화학 구조를 나타내기 위해 사용된 그래픽 모음. 이 이미지의 왼쪽에는 전기차 전력 공급을 포함하여 나트륨이온 배터리의 제안된 몇 가지 응용 분야가 나와 있다. 이미지 제공: 워릭 대학교.

 

연구진에 따르면 층상 산화물, 폴리음이온(‘폴리음이온’이라는 단어에서 유래했으며, 여러 위치에 음전하를 띠는 분자 또는 화학 복합체를 의미) 화합물, 그리고 프러시안 블루 유사체가 양극재로 가장 유망한 소재로 언급되었으며, 이 외에도 티타늄 기반 산화물, 탄소, 삽입 기반 음극용 합금 화합물도 언급되었다.

 “이 분야에서 나트륨이온 배터리는 에너지 생산과 이용 사이의 격차를 메우고 에너지 공급을 확보함으로써 미래 시장을 지배할 잠재력을 지닌 가장 유망한 시스템을 대표한다,”  연구 논문의 공동저자인 이바나 하사(Ivana Hasa)는 이렇게 말하며, 전기차의 고출력 응용 분야를 SIB의 잠재적인 틈새 응용 분야로 꼽았다. 그녀는 또한 “나트륨이온 기기의 고전압, 용량, 수명, 효율 성능을 높이기 위해” 더 많은 연구가 필요하다고 지적했다.

이는 비용을 절감하고 사이클 수명을 개선하기 위해 리튬이온 기술의 후계자가 절실히 필요한 에너지 저장 시스템 시장에 희소식이다.