에너지 저장 분야의 혁신에 관한 MIT의 스타 교수 Don Sadoway

Jul 27, 2023

MIT 재료화학 교수인 Don Sadoway는 이 학교에서 가장 인기 있는 교수이자 인기 있는 연사 중 한 명입니다. 그는 3월 8일 북부 캘리포니아 MIT 클럽이 후원하는 행사에서 팔로알토 연구 센터에서 연설했습니다.

Sadoway의 수업을 듣거나 그의 연설을 들을 기회가 있다면 그렇게 하세요. 그는 비록 그가 고체 화학을 강의하고 있더라도 여러분이 만날 수 있는 가장 재미있고 유익한 교사 중 한 명입니다. 이 영상 속 강연은 그가 PARC에서 했던 강연과 비슷합니다.

Sadoway의 연구 범위는 금속 생산 및 휴대용 에너지 저장 장치부터 재생 에너지 응용 분야를 위한 그리드 수준 저장소에 적용할 수 있는 "액체 배터리"에 이르기까지 다양합니다.

Sadoway는 대규모 에너지 저장을 위한 액체 금속 배터리와 자동차 애플리케이션을 위한 비 리튬 이온 배터리라는 두 가지 기술 주제에 대해 논의했습니다. 그는 또한 교육, 학습, 음악 및 예술에 대해서도 다루었습니다.

교수는 35Wh/kg의 납산에서 150Wh/kg의 리튬 이온(휘발유의 경우 12,000Wh/kg)으로 발전하면서 충전지가 어떻게 개선되었는지 설명했습니다. 그러나 Sadoway는 리튬 이온 배터리가 그리드 규모 또는 운송 응용 분야에서 미래를 가질 것이라고 생각하지 않습니다. Sadoway에 따르면 우리는 화학을 바꿔야 하며 이를 위해서는 태양광 및 풍력 발전을 보다 효율적으로 만들기 위해 근본적인 혁신이 필요하다고 합니다. 이 경우 고전류를 감당할 수 있는 배터리를 만들어야 한다.

휴대폰과 자동차의 리튬 이온 배터리는 매우 안전해야 합니다. 휴대폰은 "바보의 손에 있기 때문에 바보 방지 기능이 필요"하고 자동차 배터리는 충돌을 견딜 수 있어야 합니다. 대용량 저장용 고정형 배터리는 동일한 요구 사항을 충족하지 않으므로 화학 선택에 더 많은 자유를 허용하지만 적용에는 매우 낮은 가격대가 필요하며 Sadoway는 제품 설계 초기에 가격대를 고려해야 한다고 주장합니다. 프로세스.

Sadoway에 따르면 완전 전기 자동차의 자동차 견인 비용은 kWh당 100~200달러의 목표 비용을 가지며, 고정식 저장 장치는 kWh당 50달러 정도가 되어야 합니다.

사도웨이 교수는 미국 에너지 연구의 열악한 상황에 대해서도 “발견 속도를 높여야 한다”며 “투자만 하면 배터리 성능을 두세 배는 더 좋게 만들 수 있다”고 말했다. 그는 1970년대 이후 에너지 연구는 6배 감소한 반면 의학 연구는 4배 성장했다고 말했습니다. 그는 미국 에너지 산업이 매출의 0.25%를 R&D에 지출하고, 제약 산업이 18%, 반도체 기업이 16%를 지출한다고 말했다. 심지어 자동차 산업도 매출의 3%를 R&D에 지출합니다.

배터리 연구로 돌아가서, Sadoway는 연구자들이 "지구에 풍부한 원소로 검색 범위를 제한합니다. 뭔가 더러운 것을 저렴하게 만드는 유일한 방법은 흙, 즉 미국 흙으로 만드는 것"이라고 권장했습니다.

거대하면서도 저렴한 배터리

Sadoway는 연구 커뮤니티에 거대하면서도 값싼 배터리를 발명하도록 도전했습니다. 그는 연구원들에게 현대 전기 야금학의 규모의 경제와 배터리의 성배를 다루는 알루미늄 제련소, 즉 대규모 규모를 유지하면서 높은 전류를 달성하는 방법을 살펴보라고 지시했습니다.

알루미늄 셀이 배터리가 아닌 이유는 무엇입니까? 두 전극 모두에서 액체 금속을 생산해야 합니다.

음극에서 금속을 만드는 것은 쉽지 않지만, 양극에서 금속을 만드는 것은 그리 간단한 일이 아닙니다. 그래서 Sadoway는 주기율표로 돌아가서 마그네슘을 사용하여 안티몬이 비금속처럼 행동하도록 "위협"했습니다. 거기에서 Sadoway와 그의 팀은 MIT 내부의 초기 자금을 사용하여 액체 금속 배터리, 더 학문적으로는 "가역적 양극성 전기 분해"라는 프로세스를 발명했습니다.

배터리는 전해질로 분리된 용융 안티몬과 용융 마그네슘을 사용합니다. Sadoway는 모든 액체 구성이 자체 조립되며 저렴한 비용으로 확장이 가능하다고 주장합니다. 게다가 이 기술은 나트륨황(NaS) 배터리보다 저렴할 수도 있다.