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저렴한 전기 자동차 배터리를 단 10분 만에 충전할 수 있는 획기적인 기술

2021-06-16
주제:
배터리 기술,에너지,펜 주립 대학,인기,전기 자동차 배터리
2021년 1월 18일 펜실베니아 주립대학교



범위 불안이 없고 타의 추종을 불허하는 안전성, 저렴한 비용, 코발트를 포함하지 않는 대량 시장 전기 자동차용 열 변조 배터리가 Penn State 엔지니어 팀에 의해 개발되고 있습니다. 출처: Chao-Yang Wang의 연구실, Penn State.

주행 거리가 250마일인 리튬 철 인산염 배터리를 조사하는 Penn State 엔지니어 팀에 따르면 전기 자동차를 재충전하기 전에 전력이 부족해질까 두려워하는 주행 거리 불안은 과거의 일이 될 수 있다고 합니다. 10분 안에 충전할 수 있는 능력.

"우리는 내연 기관 차량과 비용이 동등한 대중 시장 전기 차량을 위한 아주 영리한 배터리를 개발했습니다."라고 Chao-Yang Wang, William E. Diefenderfer 기계 공학 학과장, 화학 공학 교수 및 재료 과학 교수는 말했습니다. 및 엔지니어링, Penn State의 전기화학 엔진 센터 소장. "더 이상 주행거리 불안은 없고 이 배터리는 저렴합니다."

연구원들은 또한 배터리가 수명 동안 200만 마일 동안 양호해야 한다고 말합니다.

그들은 오늘(2021년 1월 18일) Nature Energy에 장수명과 급속 충전의 핵심은 충전 및 방전을 위해 화씨 140도까지 빠르게 가열한 다음 배터리가 방전되면 냉각하는 배터리의 능력이라고 보고합니다. 작동하지 않습니다.

Wang은 "매우 빠른 충전으로 범위 걱정 없이 배터리 크기를 줄일 수 있습니다."라고 말했습니다.

배터리는 Wang 센터에서 이전에 개발된 자체 발열 방식을 사용합니다. 자체 발열 배터리는 한쪽 끝이 음극 단자에 부착되고 다른 쪽 끝이 셀 외부로 확장되어 세 번째 단자를 생성하는 얇은 니켈 호일을 사용합니다. 전자가 흐르면 저항 가열을 통해 니켈 호일을 빠르게 가열하고 배터리 내부를 따뜻하게 합니다. 배터리의 내부 온도가 화씨 140도가 되면 스위치가 열리고 배터리가 급속 충전 또는 방전될 준비가 됩니다.

Wang의 팀은 기존 기술과 혁신적인 접근 방식을 사용하여 이 배터리를 모델링했습니다. 그들은 이 자체 발열 방식을 사용하여 배터리의 양극과 음극에 저렴한 재료와 안전한 저전압 전해질을 사용할 수 있다고 제안합니다. 음극은 열적으로 안정한 리튬 철 인산염으로 코발트와 같은 비싸고 중요한 물질을 포함하지 않습니다. 양극은 안전하고 가볍고 저렴한 재료인 매우 큰 입자의 흑연으로 만들어집니다.

자체 발열 때문에 연구원들은 위험한 리튬 스파이크를 유발할 수 있는 양극에 리튬이 고르지 않게 증착되는 것에 대해 걱정할 필요가 없다고 말했습니다.
"이 배터리는 무게, 부피 및 비용을 줄였습니다."라고 Wang은 말했습니다. "드디어 주류 소비자 대중 시장에 도움이 될 배터리를 발견하게 되어 매우 기쁩니다."

Wang에 따르면 이 작은 배터리는 가열 시 40kwh 및 300kw의 전력으로 많은 양의 전력을 생산할 수 있습니다. 이 배터리가 장착된 전기 자동차는 3초 만에 시속 0에서 60마일까지 갈 수 있으며 포르쉐처럼 운전할 수 있다고 그는 말했습니다.
"이것이 우리가 환경을 변화시키는 방법이며 고급차에만 기여하는 것이 아닙니다"라고 Wang은 말했습니다. "모든 사람이 전기 자동차를 살 수 있게 하십시오."

참조: 2021년 1월 18일 Nature Energy, Xiao-Guang Yang, Teng Liu 및 Chao-Yang Wang이 작성한 "대량 시장 전기 자동차용 열 변조 리튬 철 인산염 배터리".
DOI: 10.1038/s41560-020-00757-7

이 프로젝트에 참여한 다른 펜실베니아 주립 연구원으로는 기계 공학 조교수인 Xiao-Guang Yang과 기계 공학 박사 과정 학생인 Teng Liu가 있습니다.

미국 에너지부의 에너지 효율 및 재생 에너지 사무국과 William E Diefenderfer Endowment가 이 연구를 지원했습니다.