이스라엘, 수천 시간 전기 공급하는 실리콘 배터리 개발

 ㅇ 현존하는 다른 Metal-air 방식의 배터리보다 우수한 성능을 발휘하는 실리콘 소재의 고성능 친환경 배터리가 개발됐다. 보청기와 센서, 휴대폰, 노트북컴퓨터, 심지어 전기차 등에 수천 시간의 전기를 공급할 수 있는 전기화학 배터리이다. 몇 년 동안 쓰지 않고 방치된 후에 사용해도 즉시 전기를 공급한다.

 ㅇ 하이파에 있는 이스라엘 공과대학 테크니온(Technion)에서 개발됐는데, 테크니온의 재료공학과 교수 야일 에인-엘리, 미국 펜실베니아 주립대 교수 디그비 맥도널드, 일본 교토대학의 교수 리카 하기와라가 협력해 개발했다. 특히 에인-엘리 교수는 지난 8년 동안 고성능 친환경 배터리의 연료로서 실리콘에 관한 모든 것을 연구했다.

 ㅇ 3명의 교수팀은 일본에서 쉽게 증발되지 않는 ionic liquid(liquid electrolytes 또는 안정적인 액체를 형성하는 salts)를 획득한 후 이스라엘의 하이파에서 연구를 진행했다. 10년 전 일본에서 개발된 이온성 액체가 배터리의 핵심인데 전해물 안에서는 highly doped silicon(즉, 반도체)이 활성화되고 highly metalized conductor의 역할을 한다. anode의 기능을 위해 metalized silicon wafers를 활용했다. 이온성 액체는 부식되거나 증발되지 않는다. 기존의 배터리와 달리 실리콘-에어 배터리는 외부에서 수분을 흡수하지 않는다.

 ㅇ 이 배터리는 캡슐 안의 공기 중 산소가 membrane을 지나 oxidized silicon과 상호작용을 하면서 전기를 생산한다. oxidized silicon은 경량, 비활성, 안정적, 무독성이며 높은 에너지 함유량을 지닌다. 나중에 건축자재로도 쓸 수 있다.

 ㅇ 미국 특허출원 중이고 아직은 충전이 불가능한 대신 수천 시간 동안 전력공급이 가능하다. 이 배터리의 크기는 보청기를 위한 1㎠ 정도의 배터리에서부터 다양한 크기로 제작될 수 있다. 연구진은 배터리의 파워출력을 늘리고 앞으로 3, 4년 안에 충전도 가능토록 할 것이라고 한다. 이 배터리는 어떠한 휴대전자제품들에도 쓰일 수 있고, 태양열 발전이나 풍력뿐만 아니라 전기에너지와도 통합될 수 있다.

 ㅇ 모래가 실리콘이 되고 실리콘이 전기를 생산하고, 실리콘이 다시 모래로 재활용되는 시대가 열리고 있는 것이다. 벌써 많은 외국과 이스라엘 기업은 이스라엘 연구진에 접촉해 큰 관심을 보이고 있다. 이 연구는 US-Israel Binational Science Foundation의 자금 지원으로 수행됐고, 얼마 전에 Electrochemistry Communications 저널에 발표됐다.

자료원 : Jerusalem Post