간편한 재활용을 위해 고체 리튬 배터리 재구성

충전식 고체 리튬 배터리는 한 번 충전으로 며칠 동안 휴대폰과 노트북에 전력을 공급할 수 있는 잠재력을 가지고 있습니다. 그러나 이러한 배터리는 현재 재활용 과정에서 거의 모든 것이 낭비되기 때문에 환경 친화적이지 않습니다. 이제 ACS Energy Letters에 발표된 연구에 따르면 모든 구성 요소를 쉽게 재활용할 수 있는 고체 리튬 배터리의 재구성된 설계가 공개되었습니다.

Solid-state lithium batteries have the potential to power cell phones and laptops for days on a single charge, but almost everything goes to waste during the current recycling process. Now, a study published in ACS Energy Letters reveals a reconfigured design of solid-state lithium batteries that allows all components to be easily recycled.

고체 리튬 배터리는 한 번 충전으로 휴대폰과 노트북에 며칠 동안 전력을 공급할 수 있는 잠재력을 가지고 있지만 현재 재활용 과정에서 거의 모든 것이 낭비됩니다. 이제 ACS Energy Letters에 발표된 연구에서는 모든 구성 요소를 쉽게 재활용할 수 있도록 재구성된 고체 리튬 배터리 설계를 보여줍니다.

To separate the core battery components from other metal components in a coin cell battery, the researchers inserted two polymer layers at the interfaces between the electrode and the electrolyte prior to the start of the recycling process. After successful separation of the components, the team made a composite reconstructed battery with the recovered metals and electrode using cold sintering – the process of combining powder-based materials into dense forms at low temperatures through applied pressure using solvents. This process meant that they could not only recover and reuse the whole battery, but also recycle it again after its use – increasing the sustainability of rechargeable batteries.

코인 셀 배터리의 다른 금속 구성 요소에서 핵심 배터리 구성 요소를 분리하기 위해 연구원들은 재활용 프로세스가 시작되기 전에 전극과 전해질 사이의 경계면에 두 개의 폴리머 층을 삽입했습니다. 연구진은 구성 요소를 성공적으로 분리한 후, 분말 기반 재료를 용매를 사용하여 압력을 가해 저온에서 조밀한 형태로 결합하는 공정인 냉소결을 사용하여 회수된 금속과 전극으로 복합 재구성 배터리를 만들었습니다. 이 과정을 통해 배터리 전체를 회수 및 재사용할 수 있을 뿐만 아니라 사용 후 다시 재활용할 수 있어 2차 전지의 지속 가능성이 높아졌습니다.

Importantly, the researchers found that the reconstructed battery achieved between 92.5% and 93.8% of its original capacity. “While the commercialization of all-solid-state lithium batteries is still in its early stages, our work provides important insights and ideas for designing recyclable versions of these batteries,” explained first author Yi-Chen Lan of Penn State. “While we’re not quite there yet, the long-term goal is to apply this innovation to larger batteries that could be used in devices like cell phones and laptops, once all solid-state technology becomes more prevalent.”

중요한 것은 연구원들이 재구성된 배터리가 원래 용량의 92.5%에서 93.8% 사이를 달성했다는 사실을 발견했다는 것입니다. 전고체 리튬 배터리의 상용화는 아직 초기 단계이지만, 우리의 연구는 이러한 배터리의 재활용 가능한 버전을 설계하기 위한 중요한 통찰력과 아이디어를 제공한다고 Penn State의 제1저자인 Yi-Chen Lan이 설명했습니다. "아직 거기까지 도달하지는 못했지만, 장기적인 목표는 모든 고체 기술이 더욱 보편화되면 휴대폰이나 노트북과 같은 장치에 사용할 수 있는 더 큰 배터리에 이 혁신을 적용하는 것입니다."