Penn State, EC Power는 내부 열 변조를 사용하여 안정적인 고속 충전을 가능하게 합니다.

펜실베이니아 주립대학교 팀과 스타트업 EC Power 팀은 리튬 이온 배터리의 안정적인 고속 충전을 달성하기 위해 열적으로 안정적인 이중 염 전해질을 사용하는 비대칭 온도 변조를 기반으로 하는 재료에 구애받지 않는 기술을 개발했습니다.

Nature의 논문에서 팀은 265Wh kg−1 배터리를 900(또는 2,000)주기 이상 동안 12(또는 11)분 안에 75%(또는 70%) 충전 상태로 충전한다고 보고했습니다. 이는 모든 충전이 고속 충전되는 50만 마일 범위에 해당합니다.

또한 이러한 배터리 팩의 디지털 트윈을 구축하여 냉각 및 안전성을 평가하고 열 변조 4C 충전에는 공기 대류만 필요하다는 것을 입증합니다. 이는 셀-투-팩 개발을 위한 컴팩트하고 본질적으로 안전한 경로를 제공합니다. 고속 충전 중에만 고활성 전기화학 인터페이스를 생성하는 급속 열 변조 방법은 실리콘 및 리튬 금속과 같은 양극을 포함한 차세대 재료의 안정성과 고속 충전을 모두 실현하는 데 중요한 잠재력을 가지고 있습니다.

전기차용으로 개발된 10분 급속충전 배터리로, 상단 블랙박스에는 모듈을 제어하는 ​​배터리 관리 시스템이 탑재됐다. 신용: EC 전력.

우리의 고속 충전 기술은 대부분의 에너지 밀도가 높은 배터리에 적용되며 운전자가 주행 거리에 대한 불안감을 느끼지 않으면서 전기 자동차 배터리 크기를 150kWh에서 50kWh로 줄일 수 있는 새로운 가능성을 열어줄 것입니다. 더 작고 빠르게 충전되는 배터리는 배터리 비용과 코발트, 흑연, 리튬과 같은 중요한 원자재의 사용을 획기적으로 줄여 저렴한 전기 자동차의 대량 채택을 가능하게 합니다.

Wang은 이 기술은 배터리에서 가능한 최고의 성능을 요구하기 위해 온도 제어의 능동적인 방법인 내부 열 변조에 의존한다고 설명했습니다. 배터리는 뜨거울 때 가장 효율적으로 작동하지만 너무 뜨겁지는 않습니다. 배터리를 적절한 온도로 일관되게 유지하는 것은 배터리 엔지니어에게 주요 과제였습니다. 역사적으로 그들은 배터리 온도를 조절하기 위해 외부의 부피가 큰 난방 및 냉각 시스템에 의존해 왔으며, 이는 느리게 반응하고 많은 에너지를 낭비한다고 Wang은 말했습니다.

Wang과 그의 팀은 대신 배터리 내부의 온도를 조절하기로 결정했습니다. 연구진은 양극, 전해질, 음극 외에 네 번째 구성요소로 초박형 니켈박을 추가한 새로운 배터리 구조를 개발했다. 자극 역할을 하는 니켈 호일은 배터리의 온도와 반응성을 자체 조절하여 거의 모든 EV 배터리를 10분 동안 빠르게 충전할 수 있다고 Wang은 설명했습니다.

연구진은 "진정한 고속 충전 배터리는 즉각적인 영향을 미칠 것"이라고 썼습니다. "모든 내연기관 자동차가 150kWh를 탑재한 EV로 대체되기에는 원료 광물이 충분하지 않기 때문에 EV가 주류로 자리잡기 위해서는 급속 충전이 필수적입니다."

EC Power는 차량 전기화의 저렴하고 지속 가능한 미래를 위해 고속 충전 배터리를 제조하고 상용화하기 위해 노력하고 있다고 Wang은 말했습니다.

EC Power의 열변조 셀 기술(TMCT)은 셀 내부에서 바깥쪽으로 가열합니다.

이 연구의 다른 공동저자는 Penn State의 Teng Liu, Xiao-Guang Yang, Shanhai Ge 및 Yongjun Leng과 EC Power의 Nathaniel Stanley, Eric Rountree 및 Brian McCarthy입니다.

이 작업은 미국 에너지부, 미국 국방부, 미 공군 및 William E. Diefenderfer 기부금의 지원을 받았습니다.

자원

왕, CY., Liu, T., 양, XG. 외. (2022) "에너지 밀도가 높은 리튬 이온 배터리의 고속 충전." 네이처 도이: 10.1038/s41586-022-05281-0

게시일 2022년 11월 3일 in 배터리, 전기(배터리) | 고유링크 | 댓글 (0)