나트륨은 무엇입니까

Aug 26, 2023

다른 모든 것과 마찬가지로 소금이 더 필요하다는 것이 밝혀졌습니다.

나트륨 이온(Na-ion) 배터리는 리튬 이온 대신 나트륨 이온을 사용하여 전력을 저장하고 전달합니다. 나트륨은 리튬보다 훨씬 더 풍부하고 환경 친화적이지만 나트륨 이온 배터리를 새로운 배터리 챔피언으로 만들기 위해서는 여전히 몇 가지 과제가 남아 있습니다.

배터리는 일상생활에 매우 중요해지고 있으며, 더 나은 배터리를 개발하는 사람은 누구나 큰 성공을 거둘 수 있습니다. 나트륨 이온 배터리는 리튬 이온 배터리의 왕좌를 차지할 수 있는 최고의 경쟁자입니다. 하지만 이 배터리를 특별하게 만드는 것은 정확히 무엇일까요?

나트륨 이온 배터리는 리튬 이온 대신 나트륨 이온(양전하를 띠는 작은 입자)을 사용하여 에너지를 저장하고 방출하는 배터리입니다. 나트륨 이온 배터리는 1990년대부터 휴대폰과 전기 자동차에 일반적으로 사용되는 리튬 이온 배터리의 가능한 대안으로 상업적 가능성을 보이기 시작했습니다.

나트륨 이온 배터리라고도 불리는 나트륨 이온 배터리는 화학 반응을 통해 전기 에너지를 저장하고 방출합니다. 모든 배터리와 마찬가지로 이 배터리에도 전해질로 분리된 두 개의 전극(양극과 음극)이 있습니다. 전해질은 이온(양전하 또는 음전하를 띤 작은 입자)이 전극 사이를 이동할 수 있도록 하는 특수 물질입니다.

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나트륨 이온 배터리는 리튬 이온 배터리와 유사하게 작동하지만 리튬 이온 대신 나트륨 이온을 사용합니다. 전극과 전해질의 재료 선택은 배터리의 성능과 수명에 영향을 미칠 수 있으므로 연구자들은 비용, 성능 및 안전성의 최상의 조합을 찾기 위해 다양한 조합을 끊임없이 실험하고 있습니다. 일반적으로 음극(음극)과 전해질에는 나트륨이 포함되어 있습니다.

현재 리튬 이온 배터리가 주류를 이루고 있으며, 현재보다 훨씬 더 나은 배터리를 만들기 위한 많은 연구가 진행되고 있습니다. 그럼에도 불구하고 나트륨 이온 배터리는 이에 비해 몇 가지 뚜렷한 장점을 가지고 있습니다.

완벽한 배터리 기술이란 없으며 나트륨 이온 배터리가 아직 리튬을 대체하지 못한 데에는 몇 가지 이유가 있습니다.

이러한 기술적 장단점 외에도 나트륨 이온 배터리 제조 체인에는 널리 상용화되기 전에 해결해야 할 몇 가지 문제가 있습니다. 엔지니어와 과학자들이 이 배터리 기술의 남은 약점에 대한 해결책을 찾기 위해 노력하고 있다는 것은 말할 것도 없습니다.

전 세계의 연구원과 기업은 나트륨 이온 배터리의 성능과 상업적 생존 가능성을 개선하기 위해 노력하고 있습니다. 주요 초점 분야에는 나트륨 이온 배터리의 에너지 밀도 및 전압 개선, 수명 및 충전/방전 속도 향상이 포함됩니다.

이러한 노력이 성공한다면 나트륨 이온 배터리는 미래에 리튬 이온 배터리의 실행 가능한 대안이 될 수 있습니다. 휴대용 전자 제품, 전기 자동차, 고정식 에너지 ​​저장 시스템을 포함한 다양한 응용 분야에 잠재적으로 사용될 수 있습니다.

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2022년 미국 에너지부 연구원들은 나트륨 이온 배터리의 내구성을 향상시키는 데 획기적인 발전을 이루었습니다. 배터리의 화학적 성질을 일부 변경함으로써 프로토타입 동전 크기 배터리는 90% 이상의 용량을 유지하면서 300사이클 이상 지속되었습니다. 그러나 화학에 대한 이러한 새로운 접근 방식이 없더라도 어쨌든 나트륨 이온 배터리는 곧 대량 생산에 들어갈 것으로 보입니다.

2022년 12월, 중국 국영 중국 삼협공사(China Three Gorges Corporation)와 협력하여 HiNa라는 회사가 나트륨 이온 배터리 대량 생산을 시작한 것으로 알려졌습니다. 1세대 HiNa 배터리는 125Wh/kg의 에너지 밀도 수치를 제공하며 이는 리튬 이온 배터리의 약 절반입니다. 그러나 이러한 배터리의 정격 충전 주기는 약 4,500회이며, 이는 일반적인 리튬 이온 배터리보다 훨씬 더 많은 수치입니다.