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[고체 전지가 현실에 한 걸음 더 다가왔다] 고체 배터리 설계의 획기적인 발전으로 전기 자동차 성능의 주요 장벽이 제거되어 미래의 전기 자동차가 더 안전하고, 효율적이며, 더 오래 지속될 수 있다.

박민제 | 기사입력 2024/10/25 [08:33]

[고체 전지가 현실에 한 걸음 더 다가왔다] 고체 배터리 설계의 획기적인 발전으로 전기 자동차 성능의 주요 장벽이 제거되어 미래의 전기 자동차가 더 안전하고, 효율적이며, 더 오래 지속될 수 있다.

박민제 | 입력 : 2024/10/25 [08:33]

 

2024년 10월 24일

고체 전지가 현실에 한 걸음 더 다가왔다.

 

고체 배터리 설계의 획기적인 발전으로 전기 자동차 성능의 주요 장벽이 제거되어 미래의 전기 자동차가 더 안전하고, 효율적이며, 더 오래 지속될 수 있다.

 

고체 전지 미래 기술

 

전기 자동차(EV)의 채택은 기술의 발전과 지속 가능한 교통수단에 대한 소비자의 관심 증가로 인해 전 세계적으로 가속화 되고 있다.

 

그러나 모든 최신 EV에 전원을 공급하는 현재의 리튬 이온 배터리는 여전히 중대한 과제에 직면해 있다.

 

높은 비용, 제한된 주행 거리, 긴 충전 시간은 광범위한 채택에 대한 가장 큰 장애물로 남아 있으며, 배터리 수명과 안전성에 대한 우려도 역할을 한다.

 

 

여기서 차세대 배터리가 등장한다. EV 산업의 게임 체인저로 여겨지는 고체 배터리는 이러한 문제 중 많은 부분을 해결할 것을 약속한다.

 

가연성 액체 전해질을 고체 전해질로 대체함으로써 효율성, 에너지 밀도 및 안전성을 크게 개선할 수 있다.

 

잠재력에도 불구하고 고체 배터리의 개발은 기술적 장애물, 특히 고체 전해질이 배터리 전극을 만나는 곳에서 발생하는 저항으로 인해 지연되었다. 이 저항은 전력을 효과적으로 공급하는 능력을 제한할 수 있다.

 

이제 맥길대학의 연구자들은 가장 끈질긴 과제 중 하나를 극복할 수 있는 돌파구를 마련했다. 그들의 새롭고 혁신적인 디자인은 소량의 폴리머로 채워진 다공성 세라믹 막을 사용하여 계면 저항을 제거하고 리튬 이온이 더 자유롭게 흐를 수 있도록 한다.

 

 

고체 배터리 혁신적 디자인

 

"이것은 배터리 성능을 개선할 뿐만 아니라 고전압 작동을 위한 안정적인 인터페이스를 만듭니다. 이는 업계의 주요 목표 중 하나입니다." 연구를 이끈 맥길 대학 재료 공학과의 조지 데모풀로스 교수가 설명했다.

 

현재 리튬이온배터리 셀은 일반적으로 3.6V~3.7V에서 작동하며, 최대 4.2V에서 저하될 위험이 있다.

 

반면, 맥길대학에서 개발한 고체 배터리는 상당한 저하 없이 최대 4.8V의 전압에서 놀라운 안정성을 보였다.

 

더 높은 전압을 안전하게 처리할 수 있는 이러한 능력은 전기 자동차 배터리의 범위와 수명을 연장하는 데 중요하다.

 

연구자들의 테스트에 따르면 배터리는 높은 에너지 밀도를 유지하면서 200회 이상의 충전 주기를 견딜 수 있다.

 

이는 초기 단계의 결과이지만 추가 개발 및 테스트를 통해 일반적으로 1,000~2,000회 주기 범위에 있는 현재 리튬 이온 배터리 셀과 일치하거나 이를 능가할 수 있다.

 

팀의 프로토타입 설계는 398Wh/kg의 에너지 밀도를 달성했다. 이는 고성능 EV 배터리에 대한 미국 Advanced Battery Consortium의 목표인 350Wh/kg을 포함하여 현재 업계 목표를 능가하는 수치이다.

 

이 획기적인 성과는 이러한 고체 배터리로 구동되는 미래의 EV가 차량의 전체 무게를 줄이는 동시에 한 번 충전으로 더 멀리 이동할 수 있음을 시사한다.

 

이 연구는 이번 달 저널 Cell Reports Physical Science 에 게재되었습니다 . "이 발견은 우리를 전기 자동차를 위한 차세대 안전하고 효율적인 배터리를 만드는 데 한 걸음 더 가까이 데려왔다." 연구의 첫 번째 저자이자 박사 학위를 취득한 센하오 왕이 덧붙였다.

 

 

 

 

 

 
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