배터리 기술의 획기적인 발전으로 저렴한 전기 자동차의 대량 채택이 가능해졌습니다.

2022년 10월 12일

아드리엔 베라르(Adrienne Berard)

펜실베니아주 유니버시티파크 — 전기 자동차 배터리 설계의 획기적인 발전으로 일반적인 EV 배터리의 충전 시간이 10분에 달했습니다. 더 짧은 충전 시간과 더 긴 여행 범위를 위해 더 많은 에너지를 얻을 수 있는 기록적인 조합이 오늘(10월 12일) Nature 저널에 발표되었습니다.

Penn State 대학의 기계 공학과 William E. Diefenderfer 교수이자 이번 연구의 주요 저자인 Chao-Yang Wang은 "더 작고 빠르게 충전되는 배터리에 대한 필요성이 그 어느 때보다 커졌습니다."라고 말했습니다. "예상 수요를 충족시킬 만큼 배터리와 핵심 원자재, 특히 국내에서 생산되는 원자재가 충분하지 않습니다."

지난 8월 캘리포니아주 대기자원위원회는 주 내에서 휘발유 자동차 판매를 제한하고 궁극적으로 금지하는 광범위한 계획을 통과시켰습니다. 2035년까지 미국 최대 자동차 시장에서는 내연기관이 사실상 퇴출될 것입니다.

Wang은 신차 판매가 배터리 구동 전기 자동차(EV)로 전환된다면 두 가지 주요 단점을 극복해야 한다고 설명했습니다. 즉, 재충전이 너무 느리고 효율적이고 저렴하기에는 너무 크다는 것입니다. 배터리에 따라 주유소에서 몇 분이 걸리는 대신 일부 EV는 재충전하는 데 하루 종일 걸릴 수 있습니다.

"우리의 고속 충전 기술은 대부분의 에너지 밀도가 높은 배터리에 작동하며 운전자가 주행 거리에 대한 불안감을 느끼지 않고 전기 자동차 배터리를 150kWh에서 50kWh로 줄일 수 있는 새로운 가능성을 열 것입니다."라고 연구실이 State College 기반 스타트업과 파트너십을 맺은 Wang은 말했습니다. EC Power가 기술을 개발합니다. "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."

연구 파트너인 EC Power는 저렴하고 지속 가능한 미래의 차량 전기화를 위해 고속 충전 배터리를 제조하고 상용화하기 위해 노력하고 있다고 Wang은 말했습니다.

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.

아드리엔 베라드

이메일로 소식 받기