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불소 기반 전해질로 전기차 배터리 용량 증가시킨다

정원석 기자 jywoo@dailysecu.com 2018년 07월 18일 수요일

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▲충전 중인 전기차(출처=픽사베이)
전기 자동차의 효율은 한 번 충전해서 몇 킬로미터를 갈 수 있느냐에 따라 다르다. 메릴랜드대학 연구진이 리튬 이온 셀 배터리의 성능을 향상시킬 불소 기반 전해질을 개발했다.

현재 사용되는 전기차용 리튬 이온 배터리는 충전 횟수에 따라 자연스럽게 한계에 도달한다. 이는 차량의 성능을 저하시킬 수 있다. 연구진이 개발한 불소 기반 전해질을 사용하면 배터리의 용량을 증가시킬 수 있는데, 다만 이 전해질에 잠재적인 위험이 있을 가능성이 있기 때문에 아직 안정화를 위한 연구가 더 필요하다.

연구진은 "우리는 리튬 금속 양극을 사용할 수 있도록 불소 기반 전해질을 만들었다. 리튬 금속의 양극은 매우 불안정한데, 불소 기반 전해질을 적용해 테스트한 결과 최대 1,000 사이클 동안 지속되는 배터리가 탄생했다"고 전했다.

이들은 전해질을 안정화하기 위해 메릴랜드대학 공학부 왕 춘솅 교수와 협력해 배터리 구성 요소의 화학적 구조를 변형할 수 있는 모든 방법을 분석했다.

그리고 새로운 제제의 성능을 테스트하기 위해 시계에 사용되는 것과 유사한 코인 셀 배터리에 전해질을 사용했다. 그 후에는 산업 기관과 협력해 고전압 배터리에 전해질을 도입하기도 했다.

초기 결과에 따르면 전해질이 적용된 배터리는 신뢰도가 높고 에너지 공급량을 잃지 않았으며 여러 차례 충전 및 방전이 가능한 모습을 보였다. 또 1,000회 충전 사이클이 지난 후에도 93%의 배터리 용량을 보였다. 하지만 문제는 리튬 금속 애노드 및 고전압 캐소드 재료 등 다른 부품에서 나타났다. 전해질이 배터리에 있는 다른 요소를 소비하는 경향을 보였기 때문이다.

연구진은 배터리와 전해질의 새로운 배합을 계속 연구하기 위해 익스트림 배터리 연구 센터(Center for Research in Extreme Batteries)를 설립했다. 이 센터의 문은 특이한 응용 분야의 배터리가 필요한 기업에게도 열려 있다.

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