"중요한 혁신:" 도금 솔루션으로 더 넓은 범위와 더 긴 거리를 확보할 수 있습니다.

배터리에 리튬 이온 도금이 발생하는 이유에 대한 새로운 연구를 통해 더 빠른 전기 자동차 충전, 확장된 주행 거리 및 배터리 수명 연장의 문이 열릴 수 있습니다.

리튬 이온 도금은 성능, 느린 가속, 빠른 충전 속도에 영향을 미치고 경우에 따라 화재 및 안전 위험을 증가시킬 수 있기 때문에 EV 배터리의 문제로 대두되었습니다.

Nature에 발표된 새로운 연구에서는 흑연 양극의 미세 구조를 조정하고 배터리 충전 방식을 변경하여 시간이 지남에 따라 발생하는 리튬 이온 도금의 양을 줄일 수 있는 솔루션을 제안했습니다.

"선구적인 3D 배터리 모델의 도움을 받아 우리는 언제 어디서 리튬 도금이 시작되고 얼마나 빨리 성장하는지 파악할 수 있습니다."라고 런던 퀸 메리 대학의 연구 리더인 Xuekun Lu 박사는 말합니다.

"이것은 전기 자동차의 미래에 큰 영향을 미칠 수 있는 중요한 혁신입니다."

리튬 도금은 양극 표면의 일부에 리튬 이온이 쌓이는 것입니다.

이는 일반적으로 양극 표면이 일시적으로 리튬 이온으로 포화된 상태에서 고속 충전 인프라의 요구 사항인 저온 충전이나 고전류 사용으로 인해 발생합니다. '삽입'하거나 양극 구조로 들어가는 대신 이온은 외부에 금속 층으로 축적됩니다.

시간이 지남에 따라 나중에 방전될 때 작은 축적물이 제거될 수 있지만 때로는 새 층이 자체 강화됩니다.

이것이 시작되면 배터리에 사용할 수 있는 리튬을 소모하고, 다른 리튬 이온이 들어갈 수 있는 양극의 다공성을 줄이고, 반응할 수 있는 양극의 면적을 줄입니다.

이는 이제 배터리 성능이 저하되어 전기 자동차(EV)의 가속 능력이 느려지고 장치 수명이 단축될 수 있음을 의미합니다. 경우에 따라 합선 및 화재가 발생할 수 있습니다.

충실도가 높은 3D 미세 구조 분해 위상장 모델링을 사용하여 이 문제를 해결하는 방법에 대한 연구는 MIT, 패러데이 연구소, 옥스퍼드 및 베이징 등 유서 깊은 기관에서 온 영국과 미국 연구자들의 협력에 의해 수행되었습니다. 기술 연구소 등이 있습니다.

그들이 발견한 것은 양극을 구성하는 입자가 균일하지 않아 리튬 이온이 쉽게 삽입되거나 삽입되지 않을 가능성이 높다는 것입니다.

양극의 입자를 조작하여 무작위로 분포되는 대신 더 균일하게 하면 리튬 이온과 양극 사이의 보다 균질한 반응이 가능하고 일부 영역에서는 리튬 층이 형성되는 것을 방지할 수 있지만 다른 영역에서는 리튬 층이 형성되는 것을 방지할 수 있다고 Lu는 말합니다.

그러나 이것도 상당히 어려운 일이다.

또 다른 간단한 수정 방법은 충전기 작동 속도를 변경하는 것입니다.

연구 결과, 정전류 전압은 높은 전류를 사용해야 하기 때문에 고속 충전에는 적합하지 않은 것으로 나타났습니다.

펄스 전류, 가변 전류, 다단계 정전류 또는 다양한 모드를 결합한 하이브리드 프로파일과 같은 다양한 옵션이 다른 곳의 연구자들에 의해 이미 조사되었습니다.

연구 저자들은 20분 만에 매우 빠른 완전 충전을 위해서는 실제 용량이 최대 2 mAh cm−2(당 방전 용량)인 전극의 경우 45% 충전 상태(SOC)에서 3분간 휴지 기간이 있어야 한다고 말합니다. 단위 면적).

3mAh cm−2 전극의 경우 최적의 완화 시간은 20분 충전 시 45% SOC, 30분 더 느린 충전 시 30% SOC, 60분 충전 시 20% SOC입니다. 분.

배터리에 "이완"할 시간을 줌으로써 양극이 리튬 이온을 흡수할 시간을 주고, 가역적인 도금된 리튬을 제거하여 회복을 돕고, 리튬 형성을 중지하여 순간적인 용량 손실을 줄입니다. "죽은 리튬"이라고 불립니다.

Rachel Williamson은 기후 변화와 관련된 건강 및 환경 문제에 초점을 맞춘 과학 및 비즈니스 저널리스트입니다.