전기자동차가 대중화되고 있지만 추운 날씨에 성능이 저하되는 문제에 직면하는 경우가 많습니다. 기온이 떨어지면 충전 속도도 느려지고, 주행 가능 거리도 급격하게 줄어든다. University of Michigan과 Arbor Battery Innovations의 연구원들은 이러한 문제를 완화할 수 있는 유망한 솔루션을 발견했습니다. 그들은 영하의 온도에서도 잘 작동하여 빠른 충전과 안정적인 주행 거리를 제공하는 실험적인 리튬 이온 배터리를 개발했습니다.
핵심 혁신은 배터리가 극한의 추위를 더 잘 견딜 수 있도록 돕는 특별한 "3D 전극 아키텍처"입니다. 일반적으로 온도가 매우 낮으면 EV 배터리의 전자 이동이 느려지므로 충전 시간이 길어지고 주행 거리가 단축됩니다.
이 문제를 해결하기 위해 연구진은 충전 중에 리튬 이온이 저장되는 양극에 중점을 두었습니다. 그들은 레이저를 사용하여 양극의 흑연을 변경하여 리튬 이온이 더 빠르게 이동하고 침전될 수 있는 경로를 만들었습니다. 이로 인해 충전 속도가 빨라지는 동시에 리튬 도금이라는 새로운 과제도 생겼습니다. 이는 리튬이 흡수되지 않고 양극 표면에 쌓일 때 발생하며, 이로 인해 배터리 성능과 안전성이 저하될 수 있습니다.
연구팀은 배터리에 약 20나노미터 두께의 매우 얇은 코팅을 적용해 도금 문제를 해결했다. 리튬 붕산염-탄산염으로 만들어진 이 코팅은 리튬 도금을 방지합니다. 결과적으로 배터리는 6C의 속도로 빠르게 충전할 수 있습니다. 즉, 섭씨 -10도(화씨 14도)에서도 단 10분 만에 완전히 충전할 수 있습니다. 연구진은 이러한 추운 조건에서 100회 충전 후에도 배터리 성능이 여전히 강력하다는 사실을 발견했습니다.
이번 연구의 공동 저자이자 미시간 대학의 기계공학 교수인 Neil Dasgupta는 이 새로운 기술이 큰 변화 없이 현재의 배터리 제조 공정에 추가될 수 있다고 말했습니다.
현대 전기 자동차는 이미 추운 날씨에 도움이 되도록 배터리 사전 조정과 열 펌프를 사용하고 있습니다. 그러나 이러한 방법이 항상 완벽하게 작동하는 것은 아니며, 많은 EV 소유자는 매우 추운 날씨에 주행 거리가 감소하는 것을 발견합니다. 이 새로운 배터리 기술이 전기 자동차용으로 성공적으로 생산될 수 있다면 특히 겨울 조건이 혹독한 지역의 잠재 구매자에게 도움이 될 수 있습니다.
