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Nov 01, 2023

전기 운송에 대한 대안을 제공하는 새로운 경량 배터리 세트

Cranfield 연구는 차세대 배터리 개발을 돕고 있습니다.

Cranfield 연구는 지속 가능한 전기 운송의 미래에 필요한 차세대 배터리 기술을 개발하는 데 도움을 주고 있습니다.

리튬-황 배터리에 대한 연구는 패러데이 연구소(Faraday Institution)가 자금을 지원하는 영국의 에너지 저장 분야에 대한 2,900만 파운드 규모의 새로운 주요 연구 프로그램의 일부입니다.

리튬-황 배터리는 기존 리튬-이온 배터리 기술에 비해 여러 가지 잠재적인 이점을 가지고 있습니다. 리튬-황 배터리의 가용성은 차량의 더 가벼운 옵션을 의미합니다. 특히 단거리 항공기 및 경량 차량의 전기화에 중요합니다. 오늘날의 일반적인 리튬 이온 배터리는 질량 kg당 약 250와트시를 생산하며, 이는 리튬-황에서 kg당 400~600와트시로 예상되는 것과 비교됩니다. 현 단계에서 연구원들은 리튬-황이 산업과 소비자에게 더 저렴한 기술일 수도 있다고 믿습니다.

리튬-황 배터리의 구성 요소는 인권과 고용 조건에 심각한 문제가 있는 국가에서만 조달할 수 있는 '분쟁 물질' 유형인 희소 광물에 대한 의존도가 낮다는 것을 의미합니다.

크랜필드 대학교 첨단 차량 엔지니어링 센터의 전기화, 자동화 및 제어 분야 리더인 연구 책임자인 Daniel Auger 박사는 다음과 같이 말했습니다. "전기화에 대한 지속적인 관심이 높아지면서 개발을 위한 다양한 배터리 기술과 옵션이 필요합니다. 리튬이온 배터리는 성능 향상 측면에서 한계에 도달하기 시작했으며, 리튬-황은 상용화에 가장 가까운 새로운 대체 배터리 중 하나입니다.

"리튬-황 배터리는 예를 들어 연료 부하가 가장 중요한 항공기, 경량 화물 차량의 경우 더 많은 용량을 확보하고 7.5톤 범주에 속하지 않도록 함으로써 실질적인 가치를 갖게 될 것입니다. 승객에게도 마찬가지입니다. "배터리가 가벼워지면 가속과 회전 저항 극복에 필요한 에너지가 줄어듭니다. 업계 전체가 새 배터리의 품질에 관심을 가질 것입니다."

University College London이 주도하고 버밍엄, 케임브리지, 코벤트리, 임페리얼 칼리지 런던, 노팅엄, 옥스퍼드, 사우샘프턴, 서리 대학이 참여하는 LiSTAR 연구 프로젝트는 에너지 관련 문제를 포함하여 리튬-황 기술의 잠재력을 극대화하는 것을 목표로 합니다. 세포의 밀도와 수명을 연구하고 최고의 성능을 발휘하는 재료의 사용을 탐구합니다.

Daniel Auger가 이끄는 Cranfield 팀은 충전 수준에 대한 정확한 정보를 제공하고 차량 작동이 배터리 수명에 미치는 영향에 대한 통찰력을 제공하는 정교한 배터리 관리 시스템을 개발하려고 합니다. 이 작업에는 특정 차량 유형의 배터리 동작을 모델링하기 위한 시뮬레이션 실행도 포함됩니다.

Auger 박사는 “리튬-황 배터리 내부에서 일어나는 일을 이해하는 것이 리튬 이온 배터리보다 어렵기 때문에 이 작업은 중요합니다.”라고 설명했습니다. "리튬 이온에는 전기화학 공정의 한 단계만 있지만 리튬-황에는 4단계가 있습니다. 충전도 매우 '평탄'합니다. 이는 충전을 '보기'가 매우 어려운 배터리 영역이 있음을 의미합니다. 우리는 무슨 일이 일어나고 있는지에 대한 다양한 종류의 지표를 찾아야 합니다."

LiSTAR 프로젝트의 2단계는 해당 기술에 대한 기존 대학 연구를 기반으로 2023년 4월에 시작되며, 2년 이내에 결과가 나올 것으로 예상됩니다.

Faraday Institution 프로그램에는 배터리 수명 연장, 안전성 향상, 재활용 및 재사용과 같은 상용 제품 및 벤처로 이어지도록 설계된 6개의 배터리 연구 프로젝트가 포함됩니다. 리튬-황 및 '고체'(액체 대신 고체 전극과 전해질 사용)와 같은 새로운 배터리 기술이 있습니다.

Faraday Institution의 CEO인 Pam Thomas 교수는 다음과 같이 말했습니다. "Faraday Institution은 가장 유망하고 영향력 있는 배터리 연구 이니셔티브를 식별하고 투자하는 데 최선을 다하고 있습니다. 이 프로젝트에 다시 초점을 맞추는 것은 해당 프로세스의 중요한 부분이며 우리가 훨씬 더 많은 노력을 기울일 수 있게 해줍니다. 사회적, 환경적, 상업적 영향을 미칠 수 있는 잠재력을 최대한 제공하는 연구 분야를 지향합니다."