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NASA는 SABERS로 더 우수하고 안전한 배터리를 만들려고 합니다.

2021-06-16
주제:
배터리 기술,NASA
JOHN GOULD 작성, NASA 2021년 4월 11일



이 그림에 표시된 것과 같은 미래의 전기 추진 항공기에 전력을 공급하려면 현재 모델보다 더 안전한 새로운 배터리 설계가 필요합니다. SABERS라는 NASA 연구 프로젝트는 더 나은 배터리를 만들기 위해 친숙한 재료와 이국적인 재료를 결합하는 새로운 방법을 테스트하고 있습니다. 크레딧: NASA

휴대폰, 태블릿 또는 랩톱에서 배터리 문제를 처리하는 것은 답답할 수 있습니다.

배터리는 일상 생활의 모든 곳에 있지만 많은 사람들이 여전히 고장과 고장을 겪고 있습니다. 더 자주 충전해야 하는 사소한 불편함이 수리 비용이 많이 들거나 새 장치를 모두 구입하게 될 수도 있습니다. 호버보드나 자동차와 같은 대형 전자 제품의 배터리는 발화할 수도 있습니다.

이제 항공 지속 가능성에 대한 강조가 증가함에 따라 모든 크기의 항공기에서 전기 추진 시스템의 일부 또는 전체에 전력을 공급하기 위해 배터리를 사용하는 것에 대한 관심이 날로 증가하고 있습니다.
따라서 문제는 완전히 안전하고 고장나거나 발화하지 않는 배터리를 만드는 더 좋은 방법이 있을까요?

SABERS 또는 "향상된 재충전성 및 안전성을 위한 고체 아키텍처 배터리"라는 NASA 활동은 완전히 새로운 재료와 새로운 건설 방법을 사용하여 더 안전한 배터리를 만드는 방법을 연구하고 있습니다.

목표는 우리가 현재 사용하는 리튬 이온 배터리보다 훨씬 더 높은 에너지를 가진 배터리를 만드는 것입니다. 이 배터리는 또한 시간이 지남에 따라 용량이 줄어들거나, 화재가 발생하거나, 문제가 발생하더라도 승객을 위험에 빠뜨리지 않습니다.

NASA의 SABERS 수석 연구원인 Rocco Viggiano는 "선반에서 배터리를 꺼내는 대신 전기 항공기의 고유한 성능 요구 사항에 맞는 배터리를 처음부터 개발해야 한다고 결정했습니다."라고 말했습니다. s 클리블랜드의 글렌 연구 센터.
솔리드 스테이트 배터리가 적합합니다.

오늘날 많은 배터리와 달리 SABERS가 만들고자 하는 배터리에는 액체가 포함되어 있지 않습니다. 완전 고체 배터리는 포장이 덜 복잡하고 안전 위험이 낮으며 내부에 액체가 들어 있는 배터리보다 더 많은 손상을 견딜 수 있습니다.

이 프로젝트는 전하를 유지하기 위해 황과 셀레늄 원소의 독특한 조합을 사용하여 조사했습니다.

"고체 황-셀레늄 배터리는 만졌을 때 시원하고 불이 붙지 않습니다. 그것은 리튬 이온 배터리보다 더 얇은 프로파일을 가지며 더 나은 에너지 저장을 가지고 있습니다. 비지아노는 “때로는 이상적이지 않은 조건에서 작동할 수 있다”고 말했다.

추가적인 이점은 유황이 정유의 부산물이라는 것입니다. 액세스할 수 있고 사용되기를 기다리는 요소의 비축량이 전 세계적으로 있습니다. 약간의 상상력으로 이 폐기물은 환경 친화적인 차량에 동력을 공급하는 것으로 바뀔 수 있습니다.

상상력은 SABERS의 또 다른 측면입니다.

이 프로젝트는 배터리를 형성하기 위해 이전에 결합된 적이 없는 요소를 사용하려고 합니다. 예를 들어, NASA에서 개발한 "구멍이 있는 그래핀"(공기가 통과할 수 있도록 표면에 있는 구멍의 이름을 따서 명명됨)이라는 구성 요소는 매우 높은 수준의 전기 전도성을 가지고 있습니다. 초경량이며 환경 친화적입니다.

"이 물질은 배터리 시스템에 사용된 적이 없으며 우리는 사용된 적이 없는 다른 물질과 결합하고 있습니다."라고 Viggiano가 말했습니다.

SABERS의 도약

전고체 배터리는 방전율이 낮은 것으로 알려져 있습니다. 즉, 한 번에 배터리에서 흘러나오는 전력량이 너무 적다. 그러나 SABERS 연구원들은 이 방전 속도를 거의 두 배로 늘렸습니다. 즉, 고체 배터리가 더 큰 전자 제품에 전력을 공급할 수 있음을 의미합니다.

“목표를 초과 달성했습니다. 더 많은 개발을 통해 우리는 그 속도를 더욱 향상시킬 수 있습니다.”라고 Viggiano가 말했습니다. 이 프로젝트의 목표와 성공은 Uber와 같은 회사와 미래의 첨단 항공 모빌리티 환경을 위한 차량 제조에 관심이 있는 다른 여러 회사의 관심을 끌었습니다.

SABERS의 다음 단계는 배터리 설계를 진행하는 것입니다. 여기에는 실제 상황에서 어떻게 작동하는지 테스트하고, 안전한지 확인하고, 성능에 대한 데이터 수집이 포함됩니다. 성공하면 설계를 더욱 최적화할 수 있습니다.

한편, 안전은 여전히 ​​최우선 고려 사항입니다.

현재 배터리 연구는 대부분 자동차 산업을 대상으로 하고 있으며, 이 산업의 안전 표준은 일반적으로 배터리가 더 스트레스가 많은 환경에 직면하는 항공 애플리케이션에 요구되는 것보다 덜 제한적입니다.

SABERS는 더 안전한 배터리를 만드는 것이 기술적으로 실현 가능하고 경제적으로 수익성이 있음을 증명함으로써 항공 사용에 대한 새롭고 더 높은 표준을 설정하는 데 도움을 주고자 합니다.

이 솔리드 스테이트 배터리는 어떤 요구 사항을 충족해야 합니까? 실제 전기 항공기를 운용하는 데 필요한 사항에 대한 분석을 바탕으로 SABERS는 안전성, 에너지 밀도, 방전율, 패키지 설계 및 확장성에 중점을 둔 5가지 고려 사항에 중점을 두었습니다.

기본적으로 이러한 배터리는 무엇보다도 안전해야 합니다. 그들은 또한 엄청난 양의 전력을 보유하고 그 전력을 효율적으로 방출해야 합니다. 또한 슬림하고 컴팩트한 모양을 가져야 하며 가능한 한 가장 상세하고 철저한 접근 방식으로 개발해야 합니다.

궁극적으로 SABERS는 전기 추진 항공기를 위한 안전한 배터리의 실현 가능성을 결정하고 있습니다. 성공할 경우 이러한 혁신은 미래의 항공 여행을 위한 새로운 전력 저장 시대를 가능하게 하는 데 도움이 될 수 있습니다.

SABERS는 Convergent Aeronautics Solutions 프로젝트의 일부로, NASA 연구원들이 항공의 가장 큰 기술 과제 중 일부를 해결하기 위한 아이디어가 실현 가능하고 NASA 내에서 또는 산업.

2019년 10월 1일에 시작된 2년 활동으로 선택되어 아직 결정된 것은 없지만 COVID-19 대유행으로 인한 추적 중단으로 인해 연장될 수 있습니다.