21세기가 진행됨에 따라 인류는 전례 없는 에너지 문제에 직면하고 있습니다. 화석 연료의 과도한 소비는 심각한 환경 오염과 가속화된 기후 변화 위험을 초래했습니다. 이제 세계적인 합의는 깨끗하고 효율적이며 지속 가능한 에너지 솔루션을 찾는 것을 우선시합니다. 에너지 저장 기술은 에너지 생산과 소비 사이의 중요한 연결 고리 역할을 하며 새로운 에너지 시스템 구축에 중요한 역할을 합니다.
양극과 음극 재료 모두에 철 기반 화합물을 사용하는 전철 배터리(AIB)는 에너지 저장에서 유망한 대안으로 자리매김하는 몇 가지 고유한 장점을 제공합니다.
철은 지구에서 가장 풍부한 금속 중 하나로, 리튬, 코발트, 니켈과 같은 희귀 금속보다 훨씬 저렴합니다. 철 기반 화합물을 사용함으로써 AIB는 재료 비용을 실질적으로 줄여 깨끗한 에너지 저장에 대한 접근을 민주화할 수 있습니다.
화학적으로 안정적인 철 기반 화합물을 사용하면 AIB는 열 폭주 및 기타 안전 위험에 대한 놀라운 저항력을 보여줍니다. 이러한 안정성은 극한 조건에서도 안정적인 성능을 가능하게 하여 주거용 및 그리드 규모의 에너지 저장 응용 분야에 이상적입니다.
철의 무독성 특성과 재활용성은 글로벌 지속 가능성 목표에 부합합니다. 기존 리튬 이온 배터리와 비교하여 AIB는 생산에서 폐기에 이르기까지 수명 주기 전반에 걸쳐 환경 영향을 줄입니다.
철 자원의 광범위한 글로벌 분포는 희귀 금속 기반 배터리 기술을 괴롭히는 재료 부족 및 지정학적 의존성에 대한 우려를 제거합니다.
AIB 기술의 개발은 여러 세대의 개선과 혁신을 거쳐 왔습니다.
초기 AIB 1.0 및 2.0 버전은 고농도 전도성 탄소 첨가제가 포함된 수성 페이스트 전극을 사용했습니다. 얕은(5%) 용량 활용 시 1,000 사이클로 합리적인 안정성을 보여주었지만, 이러한 초기 버전은 철 종 간의 느린 전자 이동 속도로 인해 전력 밀도가 제한적이었습니다(0.002 mW/cm²).
AIB 3.0은 전자 이동을 가속화하기 위해 산화 환원 셔틀 매개체(음극의 경우 메틸 비올로겐(MV) 및 ABTS)를 도입했습니다. 이러한 상업적으로 이용 가능한 첨가제는 철 종과 호환되는 산화 환원 전위에서 작동하여 비용 효율성을 유지하면서 전력 밀도를 극적으로 향상시킵니다.
산화 환원 셔틀 매개체는 효율적인 전자 이동을 통해 더 빠른 전극 반응을 가능하게 하여 AIB 3.0의 기술적 혁신을 나타냅니다.
효과적인 산화 환원 셔틀 매개체는 다음을 보여주어야 합니다.
AIB 3.0은 쿨롱 효율을 감소시키고 안전 위험을 초래하는 수소 발생 반응(HER)을 완화하기 위한 전략을 구현합니다.
결합된 혁신은 다음과 같은 상당한 개선을 가져옵니다.
AIB 기술은 여러 부문에서 유망성을 보여줍니다.
지속적인 혁신은 다음 사항에 집중할 수 있습니다.
AIB 3.0은 혁신적인 산화 환원 셔틀 메커니즘과 HER 완화 전략을 통해 에너지 저장 기술의 중요한 발전을 나타냅니다. 개발이 계속됨에 따라 전철 배터리는 안전성, 비용 및 환경 영향 측면에서 매력적인 이점을 제공하여 지속 가능한 에너지 시스템 구축을 위한 주류 솔루션으로 부상할 수 있습니다.
