소식

Aug 20, 2023

개념에서 현실까지: Molten의 개발

개념에서 현실로: 용융염 배터리 기술의 발전 세계는 점점 늘어나는 요구 사항을 충족하기 위해 태양광, 풍력 등 재생 에너지원으로 빠르게 전환하고 있습니다.

개념에서 현실까지: 용융염 배터리 기술의 발전

세계는 점점 증가하는 전력 수요를 충족하고 기후 변화에 대처하기 위해 태양광, 풍력 등 재생 가능 에너지원으로 빠르게 전환하고 있습니다. 그러나 이러한 에너지원의 간헐적인 특성으로 인해 효율적이고 비용 효과적인 에너지 저장 솔루션의 개발이 필요합니다. 최근 몇 년 동안 주목을 받고 있는 유망 기술 중 하나는 리튬 이온 배터리 및 납축 배터리와 같은 기존 배터리 기술에 비해 많은 이점을 제공하는 용융염 배터리입니다.

액체 금속 배터리라고도 알려진 용융염 배터리는 용융염을 전해질로 사용하는 일종의 고온 배터리입니다. 용융염 배터리의 개념은 미국 오크리지 국립연구소(Oak Ridge National Laboratory)의 연구원들이 에너지 저장을 위해 배터리에 용융염을 사용할 수 있는 가능성을 탐구하기 시작한 1960년대로 거슬러 올라갑니다. 그러나 2000년대 초반이 되어서야 이 기술에 대한 관심이 다시 불붙었습니다. 주로 재생 에너지 통합을 위한 대규모 에너지 저장 솔루션에 대한 수요가 증가했기 때문입니다.

용융염 배터리의 기본 원리는 용융염 전해질로 분리된 두 개의 비혼화성 액체 금속 전극을 사용하는 것입니다. 전극은 일반적으로 마그네슘, 안티몬 등 전기화학적 전위가 다른 금속으로 만들어지며, 전해질은 일반적으로 염화리튬, 염화칼륨 등 알칼리 금속염의 혼합물로 만들어집니다. 배터리가 충전되면 전극과 전해질 사이의 전기화학적 반응으로 인해 반응성이 낮은 금속이 전해질에 용해되고 반응성이 높은 금속이 음극에 도금됩니다. 방전 중에는 역반응이 일어나 전기 에너지가 방출됩니다.

용융염 배터리의 주요 장점 중 하나는 일반적으로 섭씨 400~700도 사이의 고온에서 작동할 수 있다는 것입니다. 이러한 고온 작동은 더 빠르고 효율적인 전기화학 반응을 가능하게 하여 기존 배터리에 비해 더 높은 에너지 밀도와 전력 성능을 제공합니다. 또한 액체 전극과 전해질을 사용하면 시간이 지남에 따라 성능이 저하되고 기존 배터리의 수명을 제한할 수 있는 고체 분리막과 집전체가 필요하지 않습니다.

더욱이, 용융염 배터리는 높은 작동 온도로 인해 리튬 이온 배터리에서 단락과 열 폭주를 일으킬 수 있는 수상돌기의 형성을 방지하므로 본질적으로 다른 배터리 기술보다 안전합니다. 또한, 용융염 배터리에 사용되는 재료는 풍부하고 상대적으로 저렴하므로 대규모 에너지 저장 응용 분야에 매력적인 옵션입니다.

이러한 장점에도 불구하고 용융염 배터리가 주류 에너지 저장 솔루션이 되기 전에 해결해야 할 몇 가지 과제가 여전히 남아 있습니다. 주요 장애물 중 하나는 용융염의 고온과 부식성을 견딜 수 있는 적합한 재료와 디자인을 개발하는 것입니다. 연구원들은 현재 배터리 구성 요소 구성에 고급 세라믹 및 내화 금속을 사용하는 등 이 문제를 극복하기 위한 다양한 접근 방식을 모색하고 있습니다.

또 다른 과제는 용융염 배터리의 에너지 효율이 일반적으로 약 70~80%로 상대적으로 낮다는 것입니다. 이는 주로 배터리의 고온 작동과 관련된 높은 열 손실 때문입니다. 에너지 효율을 향상시키기 위해 연구자들은 융점이 낮은 공융염 혼합물을 사용하는 등 성능을 저하시키지 않으면서 배터리의 작동 온도를 낮추는 방법을 연구하고 있습니다.

결론적으로, 용융염 배터리 기술은 1960년대 처음 도입된 이후 많은 발전을 이루었으며 최근 재료 과학 및 공학의 발전으로 실행 가능한 대규모 에너지 저장 솔루션이 되는 데 가까워졌습니다. 연구가 계속해서 남은 과제를 해결함에 따라 용융염 배터리는 재생 가능 에너지원과 보다 지속 가능한 미래를 향한 전 세계적 전환에서 중요한 역할을 할 가능성이 높습니다.