탄소 전극, 전기차 배터리 성능의 큰 진전

탄소 전극은 전기차 배터리 성능에 큰 진전을 가져올 것으로 기대된다. 새로운 기술이 “출력, 에너지, 사이클 수명, 충전 시간의 혁신적인 개선”을 가져온다고 한다. 자동차 업계가 새로운 셀 기술을 통해 전기차 배터리를 개선하려고 노력하는 동안, 한 기업은 보잘것없어 보이는 전극을 개선하는 데 집중해 왔다.

이 기업은 프랑스 회사 NAWA Technologies이며, 두 매체 사이로 전류가 흐르는 단자 역할을 하는 전도체의 진화형인 ‘초고속 탄소 전극’을 홍보하고 있다. 이 기술은 회사의 울트라커패시터에 사용되는 것과 같은 수직 정렬 탄소 나노튜브 기술에 기반한다.

NAWA는 전류 전극의 소재와 설계가 “배터리의 에너지, 출력 및 사이클 수명의 주요 한계 중 하나”라고 주장한다. 전기 전도성, 열 전도성, 이온 전도성이 낮은 비효율적인 분말에 의존하기 때문이라는 것이다. 또한 조기에 경계가 흐려지고 열화될 수 있다고 한다.

탄소 전극, 전기차 주행거리 문제의 해결책일까?

초고속 탄소 전극은 제곱센티미터당 1,000억 개의 수직 정렬 탄소 나노튜브를 사용하여 이온, 전기, 열 전도성을 크게 높인다고 한다. 배터리 에너지는 10배, 에너지 저장은 3배 증가하며 배터리 수명도 상당히 늘어난다고 하고, 충전 시간도 “몇 시간이 아니라 몇 분”으로 줄여 결과적으로 비용 절감 효과를 낸다고 한다.

NAWA Technologies는 건식 전극 기술이 수명이 다한 뒤에도 쉽게 재활용될 수 있다고도 밝혔다. NAWA는 활성 물질이 덜 필요하므로 배터리의 CO2 발자국을 최대 60%까지 줄일 수 있다고 추산한다. 아직 개발 중이지만, NAWA Technologies는 새로운 전극 시스템이 단 12개월 안에 시장에 출시될 준비가 될 것이라고 주장한다. 다만 생산은 2023년이 되어야 시작될 것으로 예상된다.

관련 응용 분야에 따라 여러 유형의 전극을 생산할 수 있으며, 이 전극은 기존 또는 더 발전된 배터리 화학 구성과도 작동할 수 있다고 NAWA Technologies는 덧붙였다. 또한 회사 측은 프랑스 남부에 있는 회사 기지에서 대량 생산에 들어가고 있다고 밝혔다. 탄소는 고성능일 뿐만 아니라 깨끗하기도 하다. 탄소는 풍부하고, 접근성이 좋으며, 천연 소재다. 또한 제조 공정의 환경 영향도 최소화된다.

NAWA 혁신의 핵심은 수직 정렬 탄소 나노튜브인 VACNT라는 매우 특별한 소재라는 점을 강조할 필요가 있다. “이것은 특정 통제 조건에서 재배된다. 이 나노튜브는 머리카락 같은 가느다란 실로, 각각 끝을 바닥에 세운 채 믿기 힘들 만큼 얇지만 믿기 힘들 만큼 길게 뻗어 매우 빽빽한 카펫을 이룬다.”