배터리 기술이 전기차의 주행거리를 다섯 배로 늘리는 원리

전기차의 주행거리를 다섯 배로 늘릴 새로운 배터리 기술이 등장할 예정입니다. 바이오미메틱 설계에 적용된 재활용 케블라 나노섬유가 시간이 지나면서 생기는 문제를 해결하는 데 도움을 줍니다. 앞으로 몇 달 동안 지켜보시면 알겠지만, 전기차 기술은 꾸준히 발전하고 있습니다.

예를 들어 Lucid Air를 살펴보면, 주행거리가 836킬로미터로 다른 전기차들보다 훨씬 앞서 있음을 알 수 있습니다. 그렇더라도 개선의 여지는 여전히 남아 있습니다. 이제 미시간 대학교 연구팀이 재활용 케블라로 만든 나노섬유 네트워크가 리튬-황 배터리의 수명 주기 문제, 즉 충전과 방전을 반복할 수 있는 횟수와 관련된 한계를 극복할 수 있음을 입증했습니다.

전기차 배터리의 주행거리를 다섯 배로 늘릴 기술의 작동 원리

앤아버에 자리한 이 204년 역사의 대학은 생체 영감을 받은 배터리 분리막 덕분에 “업계 표준 리튬이온 설계의 다섯 배 용량을 가진 배터리를 구현했다”고 밝혔습니다. 이로써 전기차를 구동하는 데 필요한 1,000회 이상의 충방전 사이클을 확보하게 되었습니다.

연구팀을 이끈 니컬러스 코토프 교수는 여러 보고서에서 리튬-황 배터리의 수명이 더 길다고 주장하지만, 이것이 용량, 안전성, 충전 속도, 복원력 같은 중요한 요소를 희생한 결과라는 점은 언급하지 않는다고 지적했습니다. “오늘날의 과제는 사이클 수명을 기존 열 번에서 수백 번으로 늘리면서 비용을 포함한 여러 다른 요건까지 충족하는 배터리를 만드는 것입니다.”

코토프와 연구팀은 이전에 전해질 젤을 주입한 아라미드 나노섬유 네트워크를 사용해 짧은 수명의 주범 중 하나를 막았습니다. 한 전극에서 다른 전극으로 자라나는 덴드라이트가 분리막을 뚫는 문제였습니다. 충분한 양의 아라미드 섬유가 덴드라이트가 이런 짓을 하지 못하도록 막아 줍니다.

리튬-황 배터리를 괴롭히는 문제 중 하나는 리튬으로 이동하여 달라붙고 결과적으로 배터리 용량을 떨어뜨리는 작은 리튬 및 황 분자입니다. 이온 선택성이라는 과정을 통해 분리막은 리튬 폴리설파이드라고도 알려진 이 입자들을 차단할 수 있습니다.

박사후 연구원 아흐메트 에므레는 “생체 이온 채널에서 영감을 얻어, 리튬 폴리설파이드가 통행료 검문소를 통과하지 못하는 리튬 이온 도로를 설계했습니다”라고 덧붙였습니다.