첫눈에 보면, 몬모릴로나이트(MMT) "토양"처럼 보이지만, 사실은 "눈에 보이지 않는" 새로운 에너지 광물입니다. 그 가치가 발견되고 개발되고 있습니다.
몬모릴로나이트는 층상 규산염 광물입니다. 팔면체 구조에서 원자가가 높은 알루미늄 원자는 원자가가 낮은 원자로 쉽게 치환됩니다. 이러한 치환은 층상에 음전하를 띠게 합니다. 구조를 안정화하기 위해 MMT는 Na⁺, Ca²⁺, Mg²⁺, Al³⁺, K⁺와 같은 주변 양이온을 흡수합니다. 이러한 독특한 특성은 몬모릴로나이트에 강력한 흡착 및 양이온 교환 용량을 부여합니다. 이러한 구조적 특성은 신에너지 응용 분야에서 큰 잠재력을 제공합니다.
리튬 배터리 소재
고체 전해질
연구에 따르면 MMT를 무기 필러로 사용하면 고체 고분자 전해질(SPE)의 이온 전도도와 기계적 강도를 크게 향상시킬 수 있습니다.
인공 SEI층
리튬-변성 MMT (리튬-MMT) 인공 고체 전해질 계면(SEI) 필름의 기계적 특성을 향상시킵니다. 빠른 Li⁺ 수송 채널을 제공하고 리튬 덴드라이트 성장을 억제합니다. Li-MMT SEI 층을 사용한 완전 Li-LiFePO₄ 배터리는 탁월한 속도 성능을 제공합니다. 1C에서 400회 사이클 후에도 90.61TP⁻T의 용량을 유지합니다.
분리기 최적화
강력한 흡착 특성으로 인해 Li-MMT는 분리막 개질에 사용됩니다. 상용 PE 분리막과 비교하여 Li-MMT는 전극-전해질 계면에서 Li⁺ 분포를 개선합니다. 이는 선택적 리튬 증착을 감소시키고, 국소 전류 밀도를 낮추며, 덴드라이트 성장을 억제합니다.
액체 전해질 최적화
리튬 금속 배터리에서 MMT는 PEO 기반 전해질보다 리튬에 대한 친화력이 더 강합니다. 제타 전위는 +26 mV에 달합니다. 이는 MMT 표면 근처의 리튬 이온을 풍부하게 만듭니다. 리튬의 흡착 및 탈착 과정에서 과전압은 -57.7 mV까지 약간 상승합니다. 이는 구리 집전체에 리튬⁺이 증착되도록 유도합니다.
캐리어 재료
연구진은 수열 합성법을 통해 질소 도핑된 MMT/탄소나노튜브 복합재(NMCNT)를 제조했습니다. 리튬-황 전지의 황 호스트로 사용되는 이 복합재는 셔틀 효과를 억제합니다. 질소 도핑은 폴리설파이드 흡착을 개선하고, 용량 손실을 줄이며, 사이클 안정성을 향상시킵니다.
슈퍼커패시터
템플릿 자료
팔리고르스카이트, 몬모릴로나이트, 할로이사이트, 규조토와 같은 천연 광물은 특정 형태의 다공성 탄소나 전도성 고분자를 합성하는 템플릿으로 사용됩니다.
전극 캐리어
MMT는 활성 물질을 지지할 수 있습니다. 이를 통해 정전용량, 형태 제어 및 사이클 안정성이 향상됩니다.
메탄 저장 재료
흡착천연가스(ANG) 기술이 주목을 받고 있습니다. 압축천연가스나 액화천연가스에 비해 저렴하고 안전하며 편리한 장점을 제공합니다. 연구에 따르면 점토 광물은 셰일가스 형성에 긍정적인 영향을 미치며 메탄을 효과적으로 저장할 수 있습니다.
광촉매 및 전기촉매 재료
전기촉매는 전극-전해질 계면에서 전하 이동을 가속화합니다. 수소 발생, 산소 발생, 그리고 탈질소 반응에 널리 응용됩니다. 몬모릴로나이트와 기타 점토는 촉매 담체로 작용하여 입자 응집을 방지하고, 감광제의 안정성을 높이며, 반응 선택성을 향상시킵니다.
상변화 에너지 저장 재료
상변화 물질(PCM)은 상전이 과정에서 열을 흡수하거나 방출합니다. 천연 광물은 PCM 시스템에서 중요한 역할을 합니다. 한편, 광물 자체는 핵제와 증점제를 사용하여 가공할 경우 무기 PCM으로 작용할 수 있습니다. 다른 한편, 광물의 다공성 구조는 PCM 저장을 위한 훌륭한 운반체 역할을 합니다.
에픽 파우더
몬모릴로나이트는 단순한 광물이 아니라 미래 에너지 시스템을 위한 다재다능한 소재입니다. 리튬 배터리부터 슈퍼커패시터, 메탄 저장, 촉매, 상변화 물질에 이르기까지, 몬모릴로나이트의 층상 구조는 안정성, 이온 교환, 그리고 다기능 성능을 제공합니다. 몬모릴로나이트의 잠재력을 최대한 발휘하려면 초미분 분쇄 및 표면 개질이 필수적입니다. 첨단 분쇄 장비와 20년 이상의 분말 가공 전문성을 보유한 에픽 파우더는 고순도 초미분 몬모릴로나이트 분말 생산을 위한 맞춤형 솔루션을 제공합니다. 이러한 솔루션은 에너지 소재 제조업체가 더 높은 효율, 안정성, 그리고 성능을 달성할 수 있도록 지원합니다.
