소금물배터리 시제품…리튬보다 강하고 오래간다

프랑스연구진이 리튬배터리보다 훨씬 강력한 파워에, 수명도 훨씬더 긴 소금(나트륨이온)배터리 시제품을 내놓았다. 이 배터리는 충전시간이 더 빨라진데다 가격까지 저렴해 다크호스로 떠올랐다.

데일리메일은 1일(현지시간) 프랑스국립과학연구센터(CNRS)와 전기화학에너지스토리지네트워크가 이같은 혁신적인 배터리를 만들었으며 생산 전단계에 와 있다고 보도했다.

이 최신형 2차전지는 일반적으로 AA배터리로 불리는 1차전지와 닮은 18650포맷으로 만들어졌다. 또한 통상 테슬라전기차는 물론 노트북컴퓨터에도 사용될 수 있다. 

<소금(Na-ion)배터리. 기존 리튬이온배터리보다 훨씬 저렴하고 오래간다. 프랑스국립과학연구센터(CNRS)와 전기화학에너지스토리지네트워크가 개발, 생산 전단계에 들어간것으로 알려졌다.사진=CNRS>

이 배터리의 액체상태 나트륨이온은 충전 및 방전 사이클 중 한 전극에서 다른 전극으로 움직인다. 에너지 밀도는 kg당 90와트시(90Wh/kg)가 되는 것으로 알려졌다. 이는 현대 일반 배터리의 절반 수준이지만 최초로 만들어진 리튬이온배터리 수준이다. 이는 자동차용 납축전지 에너지의 2배에 달한다.

테스트결과 이 새로운 전지 셀은 성능상 변화없이 최소한 2,000번의 충방전 사이클을 보여주었다. 리튬이온배터리의 충방전 사이클은 400~1,200번이다. 또한 이 소금이온(Na-ion)배터리 셀 시제품은 훨씬더 빨리 충전됐다. 

<이 새로운 나트륨이온 전지는 성능변화없이 최소한 2000번의 충방전 사이클을 보여주었다. 리튬이온배터리의 충방전 사이클은 400~1,200번이다.충전시간도 더 빨랐다. 사진=NCRS>

개발자들은 이 새로운 기술은 더 길어진 수명, 리튬이온 배터리 수준의 에너지밀도를 가지면서 비교할 수 없는 성능을 약속한다고 말했다. 

하지만 가장 중요한 인센티브로는 경제성이 꼽힌다. 지구상에서 소금의 소듐(나트륨)은 리튬보다 1천배는 더 흔하다. 

리튬은 모든 금속들 가운데 가장 가벼우며 완벽한 배터리를 만드는데 있어 최고의 전기화학적 가능성을 지니고 있다. 리튬이온셀은 또한 kg킬로그램 당 가장 넓은 밀도를 보여주며, 니카드배터리의 2배나 되는 에너지를 낸다. 하지만 리튬은 지구상에 드물게 존재하는 희토류이며 생산비용이 많이 든다. 게다가 이 회로는 휘발성이며 전압과 전류를 제한하기 위한 보호회로를 필요로 한다.

보도에 따르면 프랑스연구원들의 나트륨이온 프로젝트는 이미 그램단위로 연구하는 실험실 수준에서 벗어나 킬로그램 단위로 생산되는 생산 직전 단계에 와 있다. 이는 에너지밀도를 높이고 양산에 적합한 배터리를 만드는 중요한 단계에 와 있음을 말해준다. 이들은 소금이온 배터리가 장차 바람 및 태양을 포함한 재생에너지까지 저장할 수 있도록 확장시킬 수 있을 것으로 기대하고 있다.

한편 이와별도로 최근 전통적인 1차전지 배터리의 수명을 800%나 늘려주는 접시형 AA형 배터리 재킷(sleeve)이 개발돼 시장에 나와 있다. 배터라이저로 불리는 이 전지는 스테인레스스틸로 만들어졌으며 가격은 약 2.5달러(2900원)다. 

<배터루라는 회사가 만든 1차전지 수명을 최고 800%까지 늘려주는 스테인리스 스틸 소재의 배터리 재킷. 사진=배터루>

배터라이저를 생산하는 배터루(Batteroo)라는 회사는 AA형 건전지와 닮은 18650포맷을 사용해 건전지용 재킷을 만들었다. 

이 회사는 배터리를 사용하는 대부분의 전자기기가 기능을 멈출 때까지 배터리 에너지의 20% 정도 밖에 사용하지 않으며 이 재킷은 전지의 수명을 최대 800%가지 늘려준다고 말한다.