빠른

표준 전기 자동차 배터리는 내부에 얇은 니켈 시트를 추가하면 단 10분 만에 대부분의 주행 거리를 재충전할 수 있다는 새로운 연구 결과가 나왔습니다. 이는 엄청나게 비싼 배터리 팩을 탑재한 고가의 EV에 대한 환영받고 경제적으로 매력적인 대안을 제공할 수 있습니다.

더 빠른 충전 옵션을 사용할 수 있어 EV의 스티커 가격이 크게 하락할 수 있다면 일부 연구자들은 소비자의 EV 공포증과 "거리 불안"에 대한 업계의 도그마가 극복될 수 있다고 의심합니다.

예를 들어, 재충전하는 데 1시간이 소요되는 120kWh 팩을 탑재한 기존 장거리 EV를 10분 고속 충전이 가능한 60kWh 팩을 탑재한 EV로 교체하면서 매우 유사한 이동 시간을 유지할 수 있습니다. 장거리 여행.

"리튬 이온 배터리는 배터리 재료를 간단히 조정하면 높은 온도에서도 매우 안정적이고 안전할 수 있습니다. 온도가 높아지면 빠른 충전 기능이 제공됩니다."—Chao-Yang Wang, Penn State

새로운 연구에서 연구원들은 완전히 충전되었을 때 약 560km 범위의 리튬 이온 배터리를 실험했습니다. (배터리의 에너지 밀도는 킬로그램당 265와트시였습니다.) 내부에 초박형 니켈 호일을 추가하면 약 400km 범위에서 11분 만에 70%, 12분 만에 75%까지 재충전할 수 있습니다. 대략 440km의 범위를 가지고 있습니다.

"우리의 기술을 사용하면 저렴한 전기 자동차의 대량 채택을 위해 더 작고 빠르게 충전되는 배터리를 배치할 수 있습니다."라고 펜실베니아 주립 대학의 배터리 엔지니어인 연구 수석 저자인 Chao-Yang Wang은 말합니다. "1회 충전으로 200마일을 다 사용하면 멈춰서 화장실에 갈 수 있고, 10분 후에 차량이 재충전되어 200마일을 더 주행할 준비가 됩니다. 따라서 주행 거리에 대한 불안감은 없습니다."

2016년 Wang과 그의 동료들은 리튬 이온 배터리 내부에 니켈 호일을 추가하여 배터리를 가열하고 영하의 추위 속에서도 더 나은 성능을 발휘하도록 도왔습니다. 새로운 연구에서 그들은 마찬가지로 니켈 호일을 사용하여 EV 배터리를 따뜻하게 하고 성능을 향상시켰으며, 이는 전기 비행 자동차용 배터리에 대해서도 2021년에 추구한 전략입니다.

"기존의 리튬 이온 배터리는 사람이 휴대할 수 있는 전자 장치용으로 개발되었습니다. 따라서 과학자와 개발자는 열을 매우 두려워합니다"라고 Wang은 말합니다. "우리는 이러한 전통적인 사고방식에 반대했습니다."

배터리는 뜨거울 때 가장 잘 작동하지만 너무 뜨거워서는 안 됩니다. 배터리를 정확한 온도로 일관되게 유지하는 것은 배터리 엔지니어에게 중요한 과제였습니다. 과거에는 배터리 온도를 조절하기 위해 외부의 부피가 큰 가열 및 냉각 시스템에 의존했는데, 이는 반응이 느리고 많은 에너지를 낭비했다고 Wang은 말했습니다.

"우리의 작업은 현재의 예술 상태를 3배 향상시켰습니다." - Chao-Yang Wang, Penn State

새로운 연구에서 과학자들은 니켈 포일을 사용하여 배터리 내부에서 배터리 온도를 조절했습니다. Wang은 "고속 충전은 10분 동안만 지속되므로 배터리를 1분 이내에 매우 빠르게 온도를 올릴 수 있는 간단한 방법이 필요했습니다"라고 말했습니다. "우리는 자체 발열 배터리에 대한 초기 연구에서 우연히 내부 가열 포일을 발명했습니다."

전체적으로 그들은 "리튬 이온 배터리는 배터리 재료를 간단히 조정하면 높은 온도에서 매우 안정적이고 안전할 수 있다"고 Wang은 말합니다. 이를 통해 "높은 온도로 인해 빠른 충전 기능을 얻을 수 있다는 부수적인 이점을 누릴 수 있습니다."

배터리는 75% 충전 시 약 402,000km의 주행 거리에서 900사이클 이상 지속되었으며, 70% 충전 시 약 804,000km(500,000마일)의 주행 거리에서 약 2,000사이클 이상 지속되었습니다. 전체적으로 이 성능은 모든 충전이 고속 충전인 50만 마일 범위에 해당한다고 그들은 말합니다.

과학자들은 자신들의 작업이 "10분 충전 후 100마일 또는 150마일을 주행하는 현재의 전기 자동차와는 상당히 다르다"고 지적합니다. 왜냐하면 이러한 자동차는 일반적으로 600마일 순항 범위를 가지므로 150마일 동안 에너지를 채우는 것은 본질적으로 25% 충전과 동일하기 때문입니다. "라고 왕은 말합니다. "우리의 작업은 현재의 예술 수준을 3배 향상시켰습니다."