소듐배터리에 대한 개요 및 장,단점

나트륨 배터리는 충전 캐리어로 나트륨 이온(Na+)을 사용하는 충전식 배터리의 일종입니다. 리튬이온 배터리의 대안으로 리튬에 비해 나트륨이 풍부하고 가격이 저렴해 주목받고 있습니다.

 

리튬 이온 배터리와 마찬가지로 나트륨 배터리는 전해질로 분리된 양극과 음극 두 개의 전극으로 구성됩니다. 충전 시에는 양극에서 나트륨 이온이 추출되어 음극에 저장되고, 방전 시에는 나트륨 이온이 음극에서 양극으로 역류하여 전류를 발생시킵니다.

 

소듐 배터리는 기존의 리튬 이온 배터리를 대체하기 위해 개발 중인 2차 전지입니다. 나트륨 이온 전지라고도 합니다. 소듐 이온이 주목받고 있는 이유는 리튬 이온과 비슷한 화학적 성질이 있으면서도 해수에 녹아 있어 지구상의 어느 곳에서나 생산할 수 있다는 장점이 크기 때문입니다. 리튬은 지구 지표면에 0.005%만 존재하는 반면 나트륨은 그 500배 이상인 2.6% 존재하기 때문에 40% 저렴합니다.

 

나트륨 배터리에는 나트륨 이온 배터리(NIB) 및 나트륨 황 배터리(Na-S 배터리)를 포함하여 다양한 유형이 있습니다. NIB는 일반적으로 나트륨 기반 화합물을 양극 재료로 사용하는 반면, Na-S 배터리는 용융된 황을 양극 재료로 사용합니다.

 

소듐 배터리는 리튬 이온 배터리와는 다르게 충전 방법이 다릅니다. 소듐 배터리는 전해질을 액체로 사용하기 때문에 리튬 이온 배터리처럼 충전할 때 이온을 이동시키는 것이 아니라 전해질을 교체하는 방식으로 충전합니다.

 

나트륨 배터리의 한 가지 장점은 리튬 이온 배터리에 비해 에너지 밀도가 높다는 것입니다. 나트륨은 리튬보다 더 풍부하고 널리 분포되어 있으므로 나트륨 배터리는 대규모 에너지 저장 용도에 적합합니다.

소듐 배터리의 또 다른 장점은 리튬 이온 배터리와 비교하여 저렴하다는 것입니다. 소듐은 지구상의 어느 곳에서나 생산할 수 있어 리튬보다 더 많이 존재하기 때문입니다.

 

 

하지만, 나트륨 배터리는 또한 특정한 도전에 직면해 있습니다. 주요 장애물 중 하나는 리튬 이온 양극이 리튬 이온을 사용하는 것처럼 나트륨 이온을 가역적으로 인터칼레이션 및 디인터칼레이션할 수 있는 적절한 양극 재료를 찾는 것입니다. 또 다른 과제는 나트륨의 반응성이 높은 특성을 견딜 수 있는 안정적이고 내구성 있는 전해질을 개발하는 것입니다. 또한, 충전-방전이 거듭되면서 배터리 성능이 급격히 떨어지는 치명적 약점이 있어 상용화가 어려웠습니다.

 

나트륨 전지의 성능, 안전성 및 수명을 향상시키기 위한 연구 개발 노력이 진행되고 있습니다. 나트륨 배터리는 아직 상용화 초기 단계에 있지만 재생 에너지 저장, 전기 자동차 및 그리드 수준 에너지 저장과 같은 다양한 응용 분야에 대한 가능성이 있습니다.