에너지 저장에 대한 수요가 지속적으로 증가함에 따라 기존의 리튬 이온 배터리(LIB)의 한계가 분명해졌습니다. LIB 산업은 2022년에서 2030년 사이에 매년 최대 30% 성장할 것으로예상되지만1, 현재의 양극재로는 이러한 성장을 지속할 수 없습니다. 현재 LIB 음극의 핵심 구성 요소인 코발트는 가격이 비싸고 한정된 자원에 의존하며 채굴 방식 때문에 환경 및 윤리적 문제와 관련이있습니다2. 이러한 문제로 인해 연구자들은 기존의 코발트 음극을 대체할 수 있는 대안을 모색하게 되었습니다.
망간 기반 음극은 유망한 솔루션입니다. 풍부하고 비용 효율적이며 코발트보다 추출 시 환경 피해가 적은 리튬은 리튬 이온 배터리에 높은 에너지 밀도와 향상된 안전성을 제공할 수 있는 잠재력을 가지고 있습니다. 그러나 망간을 배터리 기술에 통합하는 것은 문제가 없는 것은 아닙니다. 낮은 쿨롱 효율, 용량 감소 및 안정성으로 인해 망간 음극의 개발이 복잡해졌습니다.3~5
CAS를 통해 연구자들은 화학 및 재료 특성에 대한 광범위한 데이터베이스를 활용하고, 최신 과학 문헌에 액세스하고, 혁신을 위한 지식재산권을 보호하고, 맞춤형 디지털 솔루션을 개발할 수 있습니다. 당사의 도구는 일상적인 연구를 지원하고, 영감을 불러일으키며, 혁신적인 R&D를 추진하여 효율적이고 지속 가능한 차세대 에너지 저장 솔루션의 기반을 마련하도록 설계되었습니다.
망간 배터리 문헌 검토의 간소화
에너지 저장 분야의 연구원들은 끊임없이 새로운 방법을 모색하고 혁신적인 망간 기반 음극재를 설계하고 있으며, 경쟁력을 유지하기 위해서는 최신의 발전 사항을 파악하는 것이 필수적입니다. 지난 5년 동안 CAS Content CollectionTM의 데이터에 따르면 망간 음극 기술 관련 특허가 급증하면서 연구팀은 점점 더 많은 양의 정보를 파악해야 했습니다.
2019년부터 2023년까지 특허 수의 증가를 보여주는 선 그래프로, 2020년에 감소한 후 2023년까지 꾸준히 증가합니다.
CAS의 업계 전문가들은 혁신을 주도하는 인사이트를 제공하기 위해 글로벌 과학 지식을 큐레이션하고 연결합니다. 매일 업데이트되는 전 세계 학술지, 특허, 데이터베이스의 최신 망간 음극 정보에 간편하게 접근하여 배터리 과학의 최첨단을 유지하면서 문헌 검토를 가속화하세요.
망간 음극 소재 탐구
올바른 망간 양극재를 선택하는 것은 에너지 밀도, 비용, 안전성 및 안정성 간의 완벽한 균형을 요구하는 연구자들에게는 복잡한 작업입니다. 재료마다 장단점이 다르기 때문에, 배터리 응용 부문에 맞는 최적의 절충을 선택하는 것은 매우 미묘한 차이가 있습니다. 리튬 이온 망간 산화물 배터리와 니켈 망간 코발트 배터리는 널리 사용되고 있지만 단점이 있습니다. 이는 효능과 지속가능성 기술의 균형을 더 잘 맞출 수 있는 새로운 소재가 시장에 진출할 수 있는 기회를 창출합니다.
| 망간 양극 소재 | 설명 |
|---|---|
| 리튬 망간 산화물(LiMn2O4) | 리튬 이온 망간 산화물 배터리는 높은 전압과 우수한 열 안정성의 이점이 있지만, 순환 과정에서 망간 용해로 인해 용량 감소 문제가 발생합니다. 특히 에너지 밀도보다 안전이 우선인 응용 부문에서 널리 사용됩니다.6 |
| 리튬 니켈 망간 코발트 산화물(NMC) | 니켈 망간 코발트 배터리는 성능과 비용의 균형을 맞추기 위해 망간을 통합합니다. 이러한 소재는 에너지 밀도가 높은 것으로 알려져 있으며 일반적으로 전기 자동차에 사용됩니다. 니켈, 망간 및 코발트의 비율은 성질/재산을 최적화하기 위해 조정될 수 있지만 여전히 코발트 사용에 의존합니다.7,8 |
| 리튬이 풍부한 망간 기반 산화물(LRMO) | 리튬 이온 망간 산화물 배터리를 기반으로 하며, 구조에 과도한 리튬을 포함해 더 높은 전압과 특정 용량을 가능하게 합니다. 이들은 빠른 전압/용량 저하, 낮은 속도 성능, 낮은 초기 쿨롱 효율성 등의 도전에 직면해 있습니다.4 |
| 망간철 인산염(LiMn0.5Fe0.5PO4) | 감람석 구조를 가진 소재는 망간과 철을 결합하여 비용, 안전성 및 성능 사이의 균형을 제공합니다. 순수 망간 산화물보다 더 나은 열 안정성을 제공합니다.9 |
CAS SciFinder®를 통해 포괄적인 재료 정보에 접근할 수 있습니다. 당사의 재료 데이터베이스인 CAS REGISTRY®와 완전히 통합되어 재료 특성, 합성 방법, 상업적 출처 및 최신 연구에 대한 자세한 인사이트를 단일 플랫폼에서 원활하게 탐색할 수 있습니다. 차세대 리튬 이온 배터리를 위한 망간 기반 음극 혁신을 가속화하는 데 필요한 중요한 데이터를 찾아보세요.
망간 음극 혁신 보호
LIB 시장이 2032년까지 4,468억 5,000만 달러 규모로 성장할 것으로 예상되는 가운데10, 새로운 망간 기반 양극 소재와 기술은 큰 기회를 제공합니다. 이러한 엄청난 성장을 최대한 활용하고 혁신의 잠재력을 최대한 확보하기 위해서는 기업이 배터리 지식재산권(IP)을 보호하는 것이 중요합니다.
STN IP Protection Suite™를 통해 망간 음극의 복잡한 IP 동향을 탐색하는 데 필요한 중요한 리소스에 접근할 수 있습니다. 종합적인 특허 및 혁신 데이터와 맞춤형 알림을 통해 해당 분야의 최신 출원 및 개발 동향을 파악할 수 있습니다. CAS와의 파트너십을 통해 망간 배터리 기술의 혁신을 보호하고 진화하는 시장을 자신 있게 선도할 수 있습니다.
STN IP Protection Suite에 대해 자세히 알아보기
새로운 AI 및 디지털 전환 솔루션 개발
AI와 디지털 혁신이 산업 전반의 연구 개발에 혁신을 일으키고 있는 가운데, 연구자들은 이러한 기술의 힘을 활용하여 망간 배터리 혁신을 가속화할 수 있습니다. 최근 General Motors(GM)는 실리콘밸리에 본사를 둔 AI 기반 배터리 소재 혁신 기업인 Mitra Chem과의 파트너십에 투자했습니다. 양사는 시뮬레이션과 물리학 기반 머신러닝 모델을 사용하여 첨단 철 기반 양극 활물질을 개발하여 새로운 배터리 소재의 출시 기간을 단축하는 것을 목표로 합니다.11
CAS Custom ServicesSM 팀의 전문가들은 풍부한 지식 관리 전문 지식을 활용하여 고객의 특정 요구에 맞춘 디지털 전환 기술을 구축하도록 지원할 수 있습니다. 자체 데이터를 CAS Content Collection 및 외부 타사 데이터 세트와 통합하는 것부터 AI 및 머신러닝을 포함한 모든 종류의 디지털 솔루션 개발까지, CAS는 여러분의 파트너입니다.
CAS Custom Services에 대해 자세히 알아보기
에너지 저장의 지속 가능한 미래 설계
배터리 화학 분야의 연구원들은 인류의 미래를 보장하는 지속 가능한 솔루션을 개발하는 데 앞장서고 있습니다. 망간 음극은 아직 효능과 지속 가능성 사이에서 완벽한 균형을 이루지 못했지만, 이는 새로운 아이디어와 새로운 기술이 이 급변하는 시장에 진입할 수 있는 기회이기도 합니다. CAS와의 파트너십을 통해 혁신에 영감을 주는 인사이트를 직접 탐색하여 다음 혁신으로 가는 길을 간소화할 수 있습니다.
(1) 2030년 리튬 이온 배터리 수요 전망 | McKinsey. https://www.mckinsey.com/industries/automotive-and-assembly/our-insights/battery-2030-resilient-sustainable-and-circular (2024-08-16에 접근).
(2) Han, S., Zhenghao, M., Meilin, L., Xiaohui, Y., Xiaoxue, W. 청정에너지 기술용 핵심 금속의 글로벌 공급 지속가능성 평가. Resour. Policy 2023, 85, 103994. https://doi.org/10.1016/j.resourpol.2023.103994.
(3) 연구자들은 망간을 더 안전하고 저렴한 리튬 이온 배터리의 핵심으로 주목하고 있습니다. 아르곤 국립 연구소. https://www.anl.gov/article/researchers-eye-manganese-as-key-to-safer-cheaper-lithiumion-batteries (2024-08-16에 접근).
(4) Chen, H., Sun, C. 고에너지 밀도 리튬 이온 배터리를 위한 리튬 풍부 망간 기반 양극의 최근 발전. Chem. Commun. 2023, 59 (59), 9029–9055. https://doi.org/10.1039/D3CC02195E.
(5) Guo, W., Weng, Z., Zhou, C., Han, M., Shi, N., Xie, Q., Peng, D.-L. 리튬 이온 배터리용 리튬 풍부 망간 기반 음극 재료: 진전과 전망. Inorganics 2024, 12 (1), 8. https://doi.org/10.3390/inorganics12010008.
(6) 리튬 망간 산화물 - 개요 | ScienceDirect Topics. https://www.sciencedirect.com/topics/engineering/lithium-manganese-oxide (2024-08-16에 접근).
(7) Leal, V. M., Ribeiro, J. S., Coelho, E. L. D., Freitas, M. B. J. G. 소모된 리튬 이온 배터리의 재활용을 통한 다양한 응용 부문에서 사용할 수 있는 원자재 확보를 위한 지속 가능한 솔루션. J. Energy Chem. 2023, 79, 118–134. https://doi.org/10.1016/j.jechem.2022.08.005.
(8) Martins, L. S., Guimarães, L. F., Botelho Junior, A. B., Tenório, J. A. S., Espinosa, D. C. R. 전기 자동차 배터리: 글로벌 수요, 재활용 및 지속 가능성을 향한 미래 접근 방식에 대한 개요. J. Environ. Manage. 2021, 295, 113091. https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2021.113091.
(9) Meng, Y., Wang, Y., Zhang, Z., Chen, X., Guo, Y., Xiao, D. 리튬 충전식 배터리를 위한 고에너지 밀도의 피틴산 유래 LiMn0.5Fe0.5PO4/탄소 복합체. Sci. Rep. 2019, 9 (1), 6665. https://doi.org/10.1038/s41598-019-43140-7.
(10) 리튬 이온 배터리 시장 규모, 점유율, 성장 & 산업 동향 분석 예측 보고서, 2032. https://www.fortunebusinessinsights.com/industry-reports/lithium-ion-battery-market-100123(2024-08-16에 접근).
(11) GM, AI 및 배터리 소재 혁신기업 Mitra Chem에 투자. https://news.gm.com/public/us/en/gm/home/newsroom.detail.html/Pages/news/us/en/
2023/aug/0816-mitrachem.html(2024-08-16에 접근).