마그네슘이 배터리의 리튬을 대체합니다.

북미 도요타 연구소(Toyota Institute) 연구원들이 마그네슘 기반 배터리 개발을 제안했습니다. 엔지니어들에 따르면, 마그네슘 기반 배터리는 배터리에 매우 적합할 뿐만 아니라, 리튬 이온 배터리보다 안전하고 효율적이며 휴대폰부터 자동차까지 다양한 기기에 적합할 것으로 예상됩니다.

리튬은 공기에 노출되면 인화성이 매우 높아 위험할 수 있습니다. 리튬 이온 배터리의 안전성을 높이기 위해 리튬을 흑연 막대와 결합하고 이온 수를 줄이는 방법이 사용되었는데, 이는 밀도를 낮추고 저장되는 에너지량을 제한하는 데 기여했습니다.

마그네슘은 특히 공기와 상호작용할 때 더욱 안정적인 원소이며, 리튬보다 에너지 집약적이지만, 에너지를 효과적으로 전달할 수 있는 마그네슘 전해질을 만드는 것은 상당한 어려움으로 입증되었습니다.

도요타의 선임 과학자 라나 모타디가 동료들이 마그네슘을 파괴하지 않고 에너지를 전달할 수 있는 전해질 개발 문제에 대해 논의하는 것을 우연히 듣게 되면서 상황은 극적으로 달라졌습니다. 이 이야기를 듣고 그녀는 수소 저장에 사용되는 재료의 특성을 마그네슘 배터리에 적용할 수 있다는 아이디어를 떠올렸습니다. 라나 모타디는 동료들과 자신의 생각을 공유했고, 과학자들은 즉시 모타디의 가설을 검증하기 위한 연구에 착수했습니다.

토요타 연구 그룹 책임자에 따르면, 이 발견은 한 사람의 공로가 아니라 연구소에서 한 팀으로 함께 연구한 여러 연구자들의 공로라고 합니다. 연구진은 이미 연구 내용을 기술하여 학술지에 게재했습니다. 토요타 엔지니어들은 이번 발견이 다른 과학자들이 일상생활에 적합하고 오늘날 리튬 이온 배터리만큼이나 널리 사용되는 마그네슘 기반 배터리를 개발하는 데 도움이 되기를 기대합니다.

전문가들에 따르면, 마그네슘 기반 배터리는 염화물 시스템에 의존했기 때문에 잠재력을 충분히 발휘하지 못했습니다. 전해질은 상당한 양극 안정성을 보였지만, 금속 구성 요소의 파괴로 인해 배터리 성능이 저하되었습니다. 토요타 전문가들은 금속 마그네슘과 완벽하게 호환되는 단순한 형태의 마그네슘 염을 생성하는 붕소 클러스터 음이온인 모노카보란을 사용했으며, 배터리는 에테르 용매를 크게 능가하는 산화 안정성을 보였습니다. 마그네슘 전해질의 수동성과 비공격적 특성은 표준 평판 배터리에 사용되는 양극의 시험 방법을 표준화할 수 있게 해 줍니다. 이 발견은 마그네슘 전해질 개발 및 응용 분야에서 연구자들에게 새로운 가능성을 열어줍니다.

마그네슘 기반 배터리를 개발하기 위해서는 연구자들이 해야 할 일이 아직 많이 남아 있으며, 예비 추정에 따르면 이러한 배터리는 15~20년 안에 등장할 것으로 보입니다.

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