배터리가 영원히 지속된다면 어떨까요? 화학과 학생이 우연히 길을 발견했습니다.

UCI 연구원들이 미래 배터리 제조 방식을 바꿀 수 있는 기술을 발명했습니다. 영원히 지속되고 자동차나 집에도 전력을 공급할 수 있는 배터리를 상상할 수 있습니까? 헌신이 행운을 만나면 성과를 거두고 미래의 에너지 소비에 큰 영향을 미치는 놀라운 혁신을 발견할 수 있습니다. 그래서 어바인 캘리포니아 대학교에서 박사 과정을 밟는 동안 화학과 학생인 Mya Le Thai가 우연히 배터리가 영구적인 충전을 유지할 수 있는 기술을 개발했습니다. 무제한 충전이 가능한 나노와이어 기반 배터리 소재는 교체가 필요 없는 배터리에 한발 더 다가선다.

Mya는 매우 얇은 젤 층으로 금 나노와이어 세트를 코팅할 때까지 실험실에서 다양한 재료를 가지고 놀았습니다. 이 얇은 젤에 와이어를 넣음으로써 커패시터의 필라멘트는 수십만 번의 전하에서도 특성을 유지합니다.

이미지 제공: UCI 뉴스

연구진이 개발한캘리포니아 대학교 어바인 캠퍼스, 이 획기적인 발명품은 컴퓨터, 스마트폰, 가전제품, 자동차, 우주선의 수명을 크게 연장할 수 있습니다. 과학자들은 오랫동안 배터리에 나노와이어를 사용하려고 노력해 왔습니다. 나노와이어는 인간의 머리카락보다 수천 배 더 얇으면서도 전도성이 뛰어나고 전자의 저장 및 전달을 위한 넓은 표면적이 특징입니다. 그러나 크기로 인해 매우 취약하고 반복적인 방전 및 재충전에 대한 저항이 거의 없습니다. 일반적인 리튬 이온 배터리에서는 팽창하고 부서지기 쉬워 균열이 발생합니다.

UCI 연구진은 이산화망간 껍질에 금 나노와이어를 코팅하고 플렉시글라스 같은 젤로 만들어진 전해질에 어셈블리를 감싸서 이 문제를 해결했습니다. 이 조합은 안정적이고 실패에 강합니다. Mya Le Thai가 발명한 기술을 사용하여 팀은 3개월 동안 거의 200,000회의 재충전 주기를 견딜 수 있는 프로토타입을 개발했습니다. 결과에서는 전력이나 용량 손실이 발견되지 않았으며 나노와이어가 파손되지도 않았습니다. '그건 미친 짓이었어'UCI의 화학부서장인 Reginald Penner는 말했습니다.'이러한 것들은 일반적으로 최대 5,000, 6,000 또는 7,000주기 후에 극적인 방식으로 죽기 때문입니다.'

'Power of I – UC Irvine의 나노배터리' 스틸 동영상 ©UCI

UCI 팀은 끈적이가 배터리의 금속 산화물을 가소화하고 유연성을 제공하여 균열을 방지한다고 믿습니다. '코팅된 전극은 모양을 훨씬 더 잘 유지하므로 더 신뢰할 수 있는 옵션이 됩니다'라고 Thai는 말했습니다. '이 연구는 나노와이어 기반 배터리 전극이 긴 수명을 가질 수 있으며 이러한 종류의 배터리를 현실화할 수 있음을 입증합니다.'

'Power of I – UC Irvine의 나노배터리' 스틸 동영상 ©UCI

이 연구는 미국 에너지부의 기초 에너지 과학 부서의 자금 지원을 받아 메릴랜드 대학교의 전기 에너지 저장 에너지 프론티어 연구 센터를 위한 나노구조와 협력하여 수행되었습니다.

'Power of I – UC Irvine의 나노배터리' 스틸 동영상 ©UCI

프로젝트 정보:

개발자:캘리포니아대학교 어바인캠퍼스(UCI) 연구진

발명자:화학 학생 Mya Le Thai