차세대 전기 자동차를 위한 새로운 배터리 기술
- The Earth & I Editorial Team
- 2021년 6월 22일
- 2분 분량
원문 링크 : https://www.theearthandi.org/post/new-battery-technology-for-next-generation-electric-vehicles
세계적으로 유명한 첨단 배터리 기술 전문가 인 양국순 박사는 2021년 4월 23~24일에 온라인으로 개최된 제27회 국제과학통일대회에서 전기자동차(EV)의 더 긴 주행 시간을 가능하게 하는 더 오래 지속 되는 배터리가 교통수단을 혁신하기 위해 절실히 필요하다고 말했습니다.
온실 가스 배출을 줄이는 것이 1880년 이후 1.29°C 상승한 지구 온도 상승을 멈추는 데 필수적이라고 언급하면서, Sun 박사는 현재의 딜레마를 설명한 다음 개선된 전기 자동차 기술에 대한 즉각적인 필요성을 강조했습니다.
오늘날의 테슬라 모델 3, 현대 코나와 같은 EV는 일반적으로 충전당 주행 거리가 300~400km(180~250마일)입니다. 그러나 다음 주요 벤치마크인 충전당 주행 거리가 500km를 넘으려면 더 진보된 배터리 구성 요소가 필요합니다.
Sun 박사는 프레젠테이션에서 LiMO2(M = Ni, Co, Mn, NCM 이라고도 함 또는 A1이라고도 함)와 같은 고용량 니켈이 풍부한 양극이 차세대 EV 배터리의 주요 후보 물질이라고 말했습니다. 시간이 지남에 따라 연구자들은 이러한 양극에서 니켈(Ni)의 분율을 꾸준히 증가시켜 전류 용량을 늘릴 수 있었습니다. Sun 박사가 설명했듯이 안타깝게도 이러한 접근 방식은 과도한 Ni 농축으로 인해 용량 유지 및 열 안정성이 저하되어 제한됩니다. H2-H3 상 전이(리튬 이온이 추출되거나 배터리가 사용 중일 때) 동안 양극의 눈에 띄는 부피 변화로 인해 구조에 미세 균열이 발생합니다. 결과적으로 불순물이 축적되어 궁극적으로 배터리 내부 구조의 저하가 가속화됩니다. 사이클 성능, 열 안정성 및 속도 용량이 모두 부정적인 영향을 받습니다.
©선양국/한양대학교
가역적 용량과 사이클 안정성 간의 상충 관계를 극복하기 위해 Sun 박사는 두 가지 접근 방식을 제시했습니다. 한 가지 접근 방식은 양극 중심에서 방사형으로 확장되는 막대 모양 입자의 농도 구배를 사용하는 것입니다. 이는 붕소 도핑된 Ni가 풍부한 양극(붕소를 추가하여 양극의 특성을 변경)에서 수행할 수 있습니다. 붕소는 고도로 배향되고 길쭉한 1차 입자를 생성하는 데 중요한 역할을 하며, 이는 H2-H3 상 전이로 인한 내부 변형을 효과적으로 분산시켜 사이클 안정성을 크게 개선할 수 있습니다.
또 다른 전략은 탄탈륨(Ta)과 같은 높은 원자가(>5+)를 갖는 이온을 도입하여 입자의 결정 구조와 모양을 최적화하는 것을 포함합니다. 치환된 Ta는 Ni 이온에 의한 Li 사이트의 정렬된 점유를 유도할 뿐만 아니라 2000회 사이클 후 90%의 용량 유지율을 보이는 Li[Ni0.9Co0.09Ta0.01]O2에서 입증된 것처럼 방사형으로 배향된 1차 입자를 생성합니다.
Sun 박사의 프레젠테이션에 대해 워싱턴 대학교 청정 에너지 연구소의 제휴 교수인 Walter van Schalkwijk 박사는 "Sun 박사는 그래디언트 조성 수정 및 도핑을 사용한 양극 입자의 미세 구조 엔지니어링과 보호 코팅을 결합하면 사이클 안정성을 희생하지 않고도 Ni가 풍부한 층상 양극의 고용량 활용을 위한 장기적 방법을 제공할 수 있음을 보여주었습니다."라고 말했습니다.
For more information on Dr. Sun’s latest research: https://hanyang.elsevierpure.com/en/persons/yang-kook-sun
*Dr. Yang-kook Sun is a Professor in the Department of Energy Engineering at Hanyang University in Seoul, Korea.
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