<사진. ORNL 연구원들의 목표는 재생 과정을 대형화하여 대형 크기 파우치 전지들 내에 리튬 이온 배터리의 양극으로써 응용하는 것이다.
출처. KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』>

폐타이어에서 얻어지는 배터리 전극

재생 타이어들은 바람과 태양에 의해 발생된 에너지를 저장하고 전기차에 연결되어 전력을 공급하는 리튬 이온 배터리에서 새로운 삶을 얻을 것이라고 미국 에너지 부 오크 리지 국립 연구소 연구원들이 전했다.

폐 타이어에서 재생된 물질인 탄소 블랙의 마이크로구조 특성을 개선함으로써, 파란스 파란타만과 아미트 나스카가 이끄는 연구팀은 충전 중 리튬 이온 배터리의 훌륭한 양극을 개발하고 있다. 양극은 리튬을 저장하는 호스트로 이용되는 음으로 하전된 전극이다.

RSC 어드밴스에 게재된 논문에서 언급된 방법은 리튬 이온 배터리에 대한 양극을 만드는 일반적인 접근방법들에 비해 수많은 장점들을 가지고 있다.

에너지 저장과 같은 부산물들을 얻기 위해 폐기된 타이어들을 이용하는 것은 탄소 물질 재생 관점뿐만 아니라 폐기물 타이어 저장소들에 의한 환경 위험들을 조절하는데 매우 흥미를 끌고 있다.

ORNL 기술은 그라파이트와 비슷한 인공 열분해 탄소 블랙 물질을 재생하기 위해 소유권을 주장할 수 있는 선처리 방법을 이용한다. 리튬 이온 배터리의 양극에서 이용될 때, 연구원들은 상용 그라파이트 물질로 가능한 것보다 더 높은 가역적인 용량을 가진 작고 연구실 규모의 배터리를 제조했다.

사실, 100번의 주기 후, 용량은 상용 그라파이트의 최고 특성을 능가하는 탄소 양극의 그램당 거의 390 밀리암페어-시로 측정된다. 연구원들은 타이어에서 얻어진 탄소의 특이한 마이크로구조에 의해 이러한 결과들이 얻어졌다고 생각한다. 이런 성능은 자동차와 군사 목적 응용들에 대한 전세계 배터리 시장이 78억 달러에 달하고 재료 시장이 2018년 내에 11억 달러까지 증가할 것으로 기대되는 사실에 기반하여 매우 놀라운 것이다.

새로운 방법이 수 많은 문제들을 극복할 수 있을 것이라고 지적했던 나스카 박사에 따르면 양극은 재료 시장 수용의 11에서 15퍼센트를 가진 주된 배터리 성분들 중 하나라고 한다. 이 기술은 고표면적, 높은 비율 용량과 장기간 안정성을 가진 저가, 환경친화적 탄소 합성 양극 물질을 개발할 필요성을 해결했다.

ORNL은 이 기술을 면허화하기 위해 미국 산업과 연계할 계획이며 자동차, 고정형 저장소, 의료 및 군사 응용들에 대한 리튬 이온 전지를 생산할 예정이다. 다른 잠재 이용들은 물 여과, 가스 흡수와 저장을 포함한다.

Tailored Recovery of Carbons from Waste Tires for Enhanced Performance as Anodes in Lithium-Ion Batteries라는 제목의 논문의 저자들인 파란타만과 나스카는 이 기술을 이용해 매우 시장 가능성 있는 배터리를 만들고 싶어한다. 이 논문은 http://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2014/ra/c4ra03888f#!divAbstract에서 볼 수 있다.

연구원들은 상용 탄소 분말들로 제조된 배터리에 비해 이 기술을 이용하여 더 저가로 배터리를 만들 수 있기를 기대하고 있다.

■ KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』 http://mirian.kisti.re.kr