배터리가 방전되기 시작하면 음극의 황이 전자를 잃고 사염화황(SCl)을 형성하기 시작합니다.4), 염화물을 사용하여 전해질에서 훔쳤습니다. 전자가 양극으로 흘러 들어가면서 나트륨과 결합하고, 나트륨은 알루미늄에 도금되어 나트륨 금속 층을 형성합니다. 분명히 나트륨이 물과 얼마나 강력하게 반응하는지를 고려할 때 이것은 수성 전해질에서는 작동하지 않습니다.
작동하는 배터리를 형성하기 위해 연구진은 유리 섬유 재료를 사용하여 두 개의 전극을 분리했습니다. 그들은 또한 사염화황이 전해질로 확산되는 것을 방지하기 위해 음극에 다공성 탄소 재료를 추가했습니다. 그들은 나트륨이 알루미늄에 침전되고 음극에서의 반응이 이염화황 중간체를 통해 일어나고 있음을 확인하기 위해 다양한 기술을 사용했습니다. 그들은 또한 염화나트륨이 배터리의 일부 고체 물질에 침전되는 경향이 있기 때문에 나트륨 이온의 빈약한 공급원이라고 판단했습니다.
배터리는 또한 상당히 안정적이어서 용량이 크게 감소하기 전까지 1,400사이클 동안 생존했습니다. 충전 속도가 높을수록 용량이 더 빨리 소모되지만 배터리는 400일 동안 유휴 상태에서도 95% 이상을 유지하면서 충전을 유지하는 데 탁월한 성능을 발휘했습니다.
연구원들은 무게당 용량 측정을 제공하지만 완전한 배터리에 대해서는 그렇게 하지 않고 대신 황이나 총 전극 질량과 같은 배터리 부분에 초점을 맞춥니다.
그러나 두 전극을 모두 고려하면 에너지 밀도는 킬로그램당 2,000와트시 이상에 도달할 수 있습니다. 의심할 여지 없이 배터리의 전체 질량에 따라 감소하겠지만 기존 나트륨-황 또는 나트륨-이온 배터리보다 성능이 뛰어나지 않을 것이라고 상상하기는 어렵습니다.
용량 외에도 제안된 시스템의 가장 큰 이점은 가격인 것으로 보입니다. 원자재를 고려할 때 연구원들은 그 비용이 용량의 킬로와트시당 대략 5달러로 추정하는데, 이는 현재 나트륨 배터리 비용의 10분의 1 미만입니다.
다시 말하지만, 이 작업이 현재 기술과 경쟁력을 유지하는 방식으로 제조 규모를 확장할 수 있다는 보장은 없습니다. 그래도 기존 배터리 기술에 사용되는 재료가 비싸진다면 다른 옵션을 선택하는 것이 안심이 됩니다.
Nature, 2026. DOI: 10.1038/s41586-025-09867-2 (DOI 정보).