러시아, 캄차카 반도에 있는 화산이 분출한 용암에서 신종 광물이 발견되었다. 그 하늘색의 아름다운 크리스탈 결정은, "페트로 바이트(petrovite)"라고 명명되었다.
특징적인 원자 구조를 가지고 있으며, 차세대 배터리가 안고있는 문제를 해결할 비장의 카드가 될지도 모른다고한다.
■ 용암에서 발견 된 희귀 원소 광물
캄차카 반도에있는 "토르바틱 산"은, 원래 희귀 원소 광물이 생산되는 것으로 알려져있는 복합 화산이다. 최근에는 1975~1976년과 2012년 ~ 2013년에 분화했고, 그 용암 속에서 거기 밖에없는 광물이 얼마든지 발견되고있다.
그 중에서도 최근의 발견이 "페트로 바이트(petrovite)"라고 명명 된 신종 광물이다. 나트륨 황산과 구리와 7개의 산소 원자가 파랗게 응집한 것으로, 화학식으로 표현하면 Na10CaCu2(SO4)8이된다.
특징적인 것은 그 산소 원자의 정렬로, 같은 종류의 것은 몇가지의 화합물에서 밖에 발견되지 않은 매우 드문 것이다라는 것.
■ 차세대 배터리의 단점을 해결하는 비장의 카드가 될 가능성
현재 반복 충전이 필요한 장치는 "리튬 이온 전지"가 채용되는 경우가 많다.
그러나 리튬 이온 전지의 원료 인 "리튬"은, 정치적 불안정이 계속되고있는 남미에 편재되어 있으며, 전지의 수요가 증가하면할수록 그 공급이 불안정해질 위험을 내포하고있다.
그래서 이를 대체하는 전지로서 기대되고있는 것이, 차세대 배터리 "나트륨 이온 전지"다. 그 원료가되는 "나트륨"은 바다와 육지에 무진장 존재하고 있기 때문에, 리튬과 같은 공급 측면의 불안은 없다.
최근에는 성능면에서도 리튬 이온 전지에 필적하게되어 큰 주목을 받고 있지만, 나트륨 이온 전지는 큰 단점이있다.
리튬 이온 전지와 마찬가지로, 나트륨 이온 배터리도 "양극과 음극"사이에서 이온을 이동시킴으로써 전기를 발생시키고있다. 하지만 곤경스러운 것이, 이 과정을 반복하는 중에 불활성 나트륨의 결정이 음극에 쌓여버려, 배터리를 못쓰게 만들어버린다.
그런데 이번에 발견 된 신종 광물 페트로 바이트는, 이 문제를 해결할 지방의 카드가 될지도 모른다고한다.
■ 페트로 바이트의 다공성 구조가 음극 소재에 적합
페트로 바이트는 다공성 구조를 하고있기 때문에, 내부 공간이 길의 일종으로 서로 연결되어 있으며, 이 덕분에 나트륨 원자는 자유롭게 이동 할 수있다. 이 성질이 나트륨 이온 전지의 음극 소재로 딱 맞는 것이라고한다.
"현재, 전지에 적용하는 데 가장 큰 문제는, 전이 금속 인 결정 구조의 구리가 페트로 바이트에 적다는 것입니다. 이것은 페트로 바이트와 유사한 구조를 합성 해 주면 해결될 수도 있을 것입니다"라고 상트 페테르 부르크 대학의 스타니슬라프 필라토프 씨는 언급하고있다.
이 연구는 "Mineralogical Magazine"에 발표되었다.
