의 개발 불소 이온 배터리 은 차세대 배터리의 잠재적 경쟁자로 주목받고 있습니다. 일본의 도요타와 혼다, 독일의 헬름홀츠-울름 연구소, NASA 제트 추진 연구소, 중국의 일부 대학 등의 기관에서 관련 연구를 시작했습니다.
불소 이온 배터리의 연구 개발은 아직 극히 초기 단계에 있으며 응용 분야에 들어가기 위해서는 여전히 많은 문제를 극복해야합니다. 그러나 불소 이온 배터리는 큰 잠재력을 가지고 있으며 향후 리튬 이온 배터리를 주류 배터리, 특히 상온 전 고체 불소 이온 배터리로 대체 할 수 있으며, 이는 다음과 같은 분야에서 리튬 이온 배터리를 대체 할 수 있습니다. 리튬 배터리 산업 기술이 성숙해지면
불소 이온 배터리의 네 가지 장점
차세대 배터리의 여러 방향 중 불소 이온 배터리는 최근 몇 년 동안 일련의 연구 성과로 인해 많은 주목을 받고 있습니다. 작동 원리는 오늘날 널리 사용되는 리튬 이온 배터리와 유사하며, 불소 이온이 양극과 음극 사이를 오가며 에너지를 저장하는 데 사용됩니다. 전문가들은 불소 이온 배터리가 에너지 밀도, 안전성, 원자재 공급 및 비용의 네 가지 측면에서 리튬 이온 배터리에 비해 상당한 이점이 있다고 생각합니다.
더 높은 에너지 밀도를 추구하는 것은 더 많은 전력 저장 용량을 의미하기 때문에 충전식 배터리의 연구 및 개발에서 중요한 목표입니다. 정보에 따르면 전고체 불소 이온 배터리의 이론적 에너지 밀도는 리튬 이온 배터리의 이론적 한계인 리터당 5,000와트시에 근접할 수 있으며, 이는 리튬 이온 배터리의 8배에 달하는 수치입니다.
중국과학기술대학 교수는 불소 이온 배터리는 불화 구리, 불화 칼슘 및 기타 화합물을 전극 재료로 사용하며 전극 활성 물질의 비 질량이 리튬 이온 배터리보다 몇 배의 충전량을 제공할 수 있어 에너지 밀도가 리튬 이온 배터리보다 훨씬 더 높다고 소개했습니다.
안전성 측면에서 리튬 수상 돌기 성장은 리튬 이온 배터리의 안전성에 영향을 미치는 주요 원인 중 하나이며 불소 이온은 불소 모노머로 산화되기가 매우 어려워 리튬 수상 돌기 성장과 유사한 문제를 피할 수 있습니다. 원료 측면에서 불소의 지각 풍부도는 리튬보다 훨씬 높으며 현재 전 세계 불소 연간 생산량은 리튬보다 약 두 배 정도 높습니다. 또한 리튬 채굴에는 많은 양의 물이 필요한 반면, 불소 채굴은 환경에 미치는 영향이 훨씬 적습니다.
비용 측면에서 정보에 따르면 리튬 배터리에 일반적으로 사용되는 원료 코발트는 고가이며 불소 이온 배터리는 은, 기타 음극 및 음극 재료 이론적으로 불소 이온 배터리의 와트시당 비용은 리튬 이온 배터리의 20%~25%에 불과합니다.
불소 이온 배터리 개발의 세 가지 경로
1970년대 초부터 과학자들은 불소 이온 배터리를 연구하기 시작했지만 실질적인 진전은 없었습니다. 2011년 독일 과학자들이 바륨 란탄 불화물을 전해질로 사용하는 전고체 불소 이온 배터리 개발에 앞장서면서 불소 이온 배터리 연구 및 개발이 더욱 주목을 받기 시작했습니다.
현재 불소 이온 배터리 개발의 주요 기술 경로에는 실온 액체 불소 이온 배터리, 고온 전 고체 불소 이온 배터리 및 실온 전 고체 불소 이온 배터리가 포함됩니다. 그중 상온 액체 불소 이온 배터리는 가연성 및 불소 함유 유기 용액을 전해질로 사용하여 안전 및 환경 위험이 있으며, 고온 전고체 불소 이온 배터리는 고온에서 작동해야하며 에너지 저장 또는 기타 특정 시나리오에만 적용될 수 있습니다.
상온 전고체 불소 이온 배터리는 세 가지 기술 경로 중 가장 가치 있는 경로로 간주됩니다. 이론적으로 상온 전고체 불소 이온 배터리는 현재 리튬 이온 배터리의 모든 응용 시나리오에서 사용할 수 있으며, 기술이 성숙하면 리튬 이온 배터리를 완전히 대체할 가능성이 높습니다.
일본은 불소 이온 배터리 R&D를 매우 중요하게 생각하며 최근 몇 년 동안 일련의 중요한 진전을 이루었습니다.2018년 12월 일본 혼다 연구소, NASA 제트 추진 연구소, 칼텍 및 기타 기관이 협력하여 상온에서 가역적으로 충전 및 방전이 가능한 액체 전해질로 불소 이온 배터리를 처음으로 준비했다고 미국 저널 사이언스에 논문을 발표했습니다. 상온에서 불소 이온 배터리를 준비했습니다.
2020년 교토대학교와 도요타는 프로토타입 전고체 불소 이온 배터리의 성공을 발표했으며, 당시 일본 언론은 불소 이온 배터리가 같은 크기나 무게의 리튬 이온 배터리보다 더 긴 주행거리를 제공할 수 있으며, 향후 1회 충전으로 1,000km를 주행할 수 있는 전기 자동차가 등장할 것이라고 보도한 바 있습니다.
중국과학기술대학의 마청 교수 그룹은 상온 전고체 불소 이온 배터리 연구에 참여하고 있습니다. 2021년 11월, 이 그룹은 독일 학술지 '스몰'에 새로운 불소 이온 고체 전해질의 설계 및 합성을 발표하는 논문을 발표하여 국제 무대에서 처음으로 상온에서 전고체 불소 이온 배터리의 안정적인 장주기를 달성했으며 섭씨 25도에서 4581시간 연속 충방전 후 배터리 용량 저하가 크게 발생하지 않았다고 발표했습니다. 이전까지 문헌에 보고된 상온 전고체 불소 이온 배터리의 충전/방전 횟수는 20회를 넘지 않아 일반적으로 달성 불가능한 기술적 경로로 여겨졌습니다.
불소 이온 배터리 개발의 전망과 과제
전기차를 한 번 충전으로 1000km 이상 주행할 수 있게 하려면 리튬 이온 배터리로도 가능하지만, 대형 트럭이나 선박, 비행기 등 고출력 차량이 배터리를 통해 만족스러운 주행거리를 확보하려면 리튬 이온 배터리보다 훨씬 높은 에너지 밀도를 가진 에너지 저장 기술을 찾아야 하며, 불소 이온 배터리는 이러한 기술의 유망한 방향입니다.
불소 이온 배터리의 개발은 아직 극히 초기 단계에 있습니다. 연구자들은 여전히 적합한 재료 시스템을 찾고 있으며 실용적이고 상업적인 가치를 지닌 시스템은 아직 나타나지 않았습니다. 불소 이온 배터리는 아직 충분히 우수한 사이클 성능을 가진 음극 및 양극 재료와 상업적 가치와 우수한 성능을 모두 갖춘 전해질을 찾지 못하는 등 기초 연구 단계에서 여전히 많은 과제에 직면해 있습니다.
불소 이온 배터리 기술이 빠른 시일 내에 응용 가치를 발휘하기 위해서는 기초 연구에 대한 투자를 늘리고 전극 재료, 전해질 재료 등 기초 연구와 관련된 일련의 문제를 해결해야 합니다.
불소 이온 배터리 - 차세대 배터리의 잠재적 경쟁자
의 개발 불소 이온 배터리 은 차세대 배터리의 잠재적 경쟁자로 주목받고 있습니다. 일본의 도요타와 혼다, 독일의 헬름홀츠-울름 연구소, NASA 제트 추진 연구소, 중국의 일부 대학 등의 기관에서 관련 연구를 시작했습니다.
불소 이온 배터리의 연구 개발은 아직 극히 초기 단계에 있으며 응용 분야에 들어가기 위해서는 여전히 많은 문제를 극복해야합니다. 그러나 불소 이온 배터리는 큰 잠재력을 가지고 있으며 향후 리튬 이온 배터리를 주류 배터리, 특히 상온 전 고체 불소 이온 배터리로 대체 할 수 있으며, 이는 다음과 같은 분야에서 리튬 이온 배터리를 대체 할 수 있습니다. 리튬 배터리 산업 기술이 성숙해지면
불소 이온 배터리의 네 가지 장점
차세대 배터리의 여러 방향 중 불소 이온 배터리는 최근 몇 년 동안 일련의 연구 성과로 인해 많은 주목을 받고 있습니다. 작동 원리는 오늘날 널리 사용되는 리튬 이온 배터리와 유사하며, 불소 이온이 양극과 음극 사이를 오가며 에너지를 저장하는 데 사용됩니다. 전문가들은 불소 이온 배터리가 에너지 밀도, 안전성, 원자재 공급 및 비용의 네 가지 측면에서 리튬 이온 배터리에 비해 상당한 이점이 있다고 생각합니다.
더 높은 에너지 밀도를 추구하는 것은 더 많은 전력 저장 용량을 의미하기 때문에 충전식 배터리의 연구 및 개발에서 중요한 목표입니다. 정보에 따르면 전고체 불소 이온 배터리의 이론적 에너지 밀도는 리튬 이온 배터리의 이론적 한계인 리터당 5,000와트시에 근접할 수 있으며, 이는 리튬 이온 배터리의 8배에 달하는 수치입니다.
중국과학기술대학 교수는 불소 이온 배터리는 불화 구리, 불화 칼슘 및 기타 화합물을 전극 재료로 사용하며 전극 활성 물질의 비 질량이 리튬 이온 배터리보다 몇 배의 충전량을 제공할 수 있어 에너지 밀도가 리튬 이온 배터리보다 훨씬 더 높다고 소개했습니다.
안전성 측면에서 리튬 수상 돌기 성장은 리튬 이온 배터리의 안전성에 영향을 미치는 주요 원인 중 하나이며 불소 이온은 불소 모노머로 산화되기가 매우 어려워 리튬 수상 돌기 성장과 유사한 문제를 피할 수 있습니다. 원료 측면에서 불소의 지각 풍부도는 리튬보다 훨씬 높으며 현재 전 세계 불소 연간 생산량은 리튬보다 약 두 배 정도 높습니다. 또한 리튬 채굴에는 많은 양의 물이 필요한 반면, 불소 채굴은 환경에 미치는 영향이 훨씬 적습니다.
비용 측면에서 정보에 따르면 리튬 배터리에 일반적으로 사용되는 원료 코발트는 고가이며 불소 이온 배터리는 은, 기타 음극 및 음극 재료 이론적으로 불소 이온 배터리의 와트시당 비용은 리튬 이온 배터리의 20%~25%에 불과합니다.
불소 이온 배터리 개발의 세 가지 경로
1970년대 초부터 과학자들은 불소 이온 배터리를 연구하기 시작했지만 실질적인 진전은 없었습니다. 2011년 독일 과학자들이 바륨 란탄 불화물을 전해질로 사용하는 전고체 불소 이온 배터리 개발에 앞장서면서 불소 이온 배터리 연구 및 개발이 더욱 주목을 받기 시작했습니다.
현재 불소 이온 배터리 개발의 주요 기술 경로에는 실온 액체 불소 이온 배터리, 고온 전 고체 불소 이온 배터리 및 실온 전 고체 불소 이온 배터리가 포함됩니다. 그중 상온 액체 불소 이온 배터리는 가연성 및 불소 함유 유기 용액을 전해질로 사용하여 안전 및 환경 위험이 있으며, 고온 전고체 불소 이온 배터리는 고온에서 작동해야하며 에너지 저장 또는 기타 특정 시나리오에만 적용될 수 있습니다.
상온 전고체 불소 이온 배터리는 세 가지 기술 경로 중 가장 가치 있는 경로로 간주됩니다. 이론적으로 상온 전고체 불소 이온 배터리는 현재 리튬 이온 배터리의 모든 응용 시나리오에서 사용할 수 있으며, 기술이 성숙하면 리튬 이온 배터리를 완전히 대체할 가능성이 높습니다.
일본은 불소 이온 배터리 R&D를 매우 중요하게 생각하며 최근 몇 년 동안 일련의 중요한 진전을 이루었습니다.2018년 12월 일본 혼다 연구소, NASA 제트 추진 연구소, 칼텍 및 기타 기관이 협력하여 상온에서 가역적으로 충전 및 방전이 가능한 액체 전해질로 불소 이온 배터리를 처음으로 준비했다고 미국 저널 사이언스에 논문을 발표했습니다. 상온에서 불소 이온 배터리를 준비했습니다.
2020년 교토대학교와 도요타는 프로토타입 전고체 불소 이온 배터리의 성공을 발표했으며, 당시 일본 언론은 불소 이온 배터리가 같은 크기나 무게의 리튬 이온 배터리보다 더 긴 주행거리를 제공할 수 있으며, 향후 1회 충전으로 1,000km를 주행할 수 있는 전기 자동차가 등장할 것이라고 보도한 바 있습니다.
중국과학기술대학의 마청 교수 그룹은 상온 전고체 불소 이온 배터리 연구에 참여하고 있습니다. 2021년 11월, 이 그룹은 독일 학술지 '스몰'에 새로운 불소 이온 고체 전해질의 설계 및 합성을 발표하는 논문을 발표하여 국제 무대에서 처음으로 상온에서 전고체 불소 이온 배터리의 안정적인 장주기를 달성했으며 섭씨 25도에서 4581시간 연속 충방전 후 배터리 용량 저하가 크게 발생하지 않았다고 발표했습니다. 이전까지 문헌에 보고된 상온 전고체 불소 이온 배터리의 충전/방전 횟수는 20회를 넘지 않아 일반적으로 달성 불가능한 기술적 경로로 여겨졌습니다.
불소 이온 배터리 개발의 전망과 과제
전기차를 한 번 충전으로 1000km 이상 주행할 수 있게 하려면 리튬 이온 배터리로도 가능하지만, 대형 트럭이나 선박, 비행기 등 고출력 차량이 배터리를 통해 만족스러운 주행거리를 확보하려면 리튬 이온 배터리보다 훨씬 높은 에너지 밀도를 가진 에너지 저장 기술을 찾아야 하며, 불소 이온 배터리는 이러한 기술의 유망한 방향입니다.
불소 이온 배터리의 개발은 아직 극히 초기 단계에 있습니다. 연구자들은 여전히 적합한 재료 시스템을 찾고 있으며 실용적이고 상업적인 가치를 지닌 시스템은 아직 나타나지 않았습니다. 불소 이온 배터리는 아직 충분히 우수한 사이클 성능을 가진 음극 및 양극 재료와 상업적 가치와 우수한 성능을 모두 갖춘 전해질을 찾지 못하는 등 기초 연구 단계에서 여전히 많은 과제에 직면해 있습니다.
불소 이온 배터리 기술이 빠른 시일 내에 응용 가치를 발휘하기 위해서는 기초 연구에 대한 투자를 늘리고 전극 재료, 전해질 재료 등 기초 연구와 관련된 일련의 문제를 해결해야 합니다.