구조 배터리용 복합재

전기 자동차(EV)를 개발하는 엔지니어가 직면한 문제 중 하나는 모터에 전력을 공급하는 데 필요한 배터리의 양입니다. 배터리가 무겁습니다. 이는 EV에 가장 필요한 기능 중 하나인 주행 거리를 얻으려면 충분한 배터리 용량이 필요하다는 것을 의미합니다. 하지만 배터리가 많을수록 질량이 커지고 주행 거리가 줄어든다는 것은 일종의 악순환이 됩니다.

스웨덴 Chalmers University of Technology의 연구원들은 에너지를 저장할 뿐만 아니라(킬로그램당 24와트시) 25GPa의 강성을 가지고 있어 구조적 지지를 제공하기 때문에 이 문제에 대한 해결책이 될 수 있는 배터리를 개발했습니다.

KTH Royal Institute of Technology(스톡홀름, 스웨덴)와 공동으로 진행 중인 연구 프로젝트의 리더이자 Chalmers 교수인 Leif Asp는 “구조적 배터리를 만들려는 이전의 시도는 기계적 특성이 좋은 전지를 만들었습니다. , 또는 우수한 전기적 특성. 그러나 여기에서는 탄소 섬유를 사용하여 경쟁력 있는 에너지 저장 용량과 강성을 모두 갖춘 구조용 배터리를 설계하는 데 성공했습니다.”

Advanced Energy and Sustainability Research의 논문에서 (vol. 2, issue 3), Asp와 그의 공동 저자는 배터리에 대해 다음과 같이 설명합니다.

“구조적 배터리 복합재는 SBE(구조적 배터리 전해질) 매트릭스 재료에서 GF[유리 섬유] 분리막으로 분리된 CF(탄소 섬유) 음극과 알루미늄 필름 지지 양극으로 구성됩니다. 결과적으로, CF는 Li(즉, 활성 전극 물질)의 호스트 역할을 하고 전자를 전도하고 물질을 강화합니다. 유사하게, 양극 호일은 결합된 기계적 및 전기적 기능을 제공합니다. SBE는 리튬 이온 수송을 촉진하고 섬유, 입자 및 플라이 사이의 기계적 하중을 전달합니다. Whatman GF/A와 GF 평직의 두 가지 유형의 GF 패브릭 분리기가 다기능 성능에 대한 분리막 두께와 구조, 재료 이방성의 영향을 조사하기 위한 모델 재료로 사용됩니다.”

현재 그들은 알루미늄 필름을 탄소 섬유로 대체하고 더 얇은 유리 섬유 분리막을 사용하는 새로운 구조 배터리를 연구하고 있습니다.

Asp는 추가 연구를 통해 킬로그램당 75와트시의 에너지 밀도와 75GPa의 강성을 가진 배터리가 나올 것으로 기대한다고 말했습니다.

Asp는 "소비자 기술을 살펴보면 무게가 오늘날의 절반에 불과하고 훨씬 더 작은 스마트폰, 노트북 또는 전기 자전거를 제조하는 것이 몇 년 안에 상당히 가능할 수 있습니다."라고 말했습니다.