MIT, EV에 전력을 공급하기 위한 저비용, 고속 충전 유기 배터리 개발

[이매진]

MIT, EV에 전력을 공급하기 위한 저비용, 고속 충전 유기 배터리 개발

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MIT 화학자들은 전기차 산업의 희소 금속 의존도를 줄일 수 있는 유기 물질을 기반으로 한 배터리 음극을 개발했습니다.

MIT 뉴스에서는 코발트 없는 배터리가 미래의 자동차에 전력을 공급할 수 있다고 보도했습니다 .

많은 전기 자동차는 재정적, 환경적, 사회적 비용이 많이 드는 금속인 코발트가 포함된 배터리로 구동됩니다.

MIT 연구원들은 이제 전기 자동차에 전력을 공급하는 보다 지속 가능한 방법을 제공할 수 있는 배터리 재료를 설계했습니다. 새로운 리튬 이온 배터리에는 코발트나 니켈(리튬 이온 배터리에 흔히 사용되는 또 다른 금속) 대신 유기 물질 기반의 양극이 포함되어 있습니다.

새로운 연구에서 연구진은 코발트 함유 배터리보다 훨씬 저렴한 비용으로 생산할 수 있는 이 물질이 코발트 배터리와 비슷한 속도로 전기를 전도할 수 있음을 보여주었습니다. 새로운 배터리는 또한 비슷한 저장 용량을 가지며 코발트 배터리보다 더 빠르게 충전할 수 있다고 연구진은 보고했습니다.

MIT의 WM Keck 에너지 교수인 Mircea Dincă는 “이 물질은 매우 잘 작동하기 때문에 큰 영향을 미칠 수 있다고 생각합니다.”라고 말합니다. "이미 기존 기술과 경쟁할 수 있으며, 현재 배터리에 들어가는 금속 채굴과 관련된 많은 비용과 고통, 환경 문제를 줄일 수 있습니다."

그러나 코발트에는 심각한 단점이 있습니다. 희소한 금속인 그 가격은 급격하게 변동할 수 있으며 세계 코발트 매장량의 대부분은 정치적으로 불안정한 국가에 위치하고 있습니다. 코발트 추출은 위험한 작업 환경을 조성하고 광산 주변의 토지, 공기 및 물을 오염시키는 독성 폐기물을 생성합니다.

“코발트 배터리는 많은 에너지를 저장할 수 있고 성능면에서 사람들이 관심을 갖는 모든 기능을 갖추고 있지만 널리 보급되지 않고 가격이 원자재 가격에 따라 크게 변동한다는 문제가 있습니다. 그리고 소비자 시장에서 훨씬 더 높은 비율의 전기 자동차로 전환함에 따라 확실히 더 많은 비용이 들게 될 것입니다.”라고 Dincă는 말합니다.

약 6년 전, Dincă의 연구실은 전기 자동차에 전력을 공급하는 데 사용할 수 있는 유기 배터리를 개발하기 위해 Lamborghini의 자금 지원을 받는 프로젝트 작업을 시작했습니다. 일부는 유기이고 일부는 무기인 다공성 물질을 연구하는 동안 Dincă와 그의 학생들은 자신들이 만든 완전한 유기 물질이 강력한 전도체일 수 있다는 것을 깨달았습니다.

이 물질은 3개의 융합된 육각형 고리를 포함하는 유기 소형 분자인 TAQ(비스-테트라아미노벤조퀴논)의 여러 층으로 구성됩니다. 이러한 층은 모든 방향으로 바깥쪽으로 확장되어 흑연과 유사한 구조를 형성할 수 있습니다. 분자 내에는 전자 저장소인 퀴논과 물질이 강한 수소 결합을 형성하는 데 도움이 되는 아민이라는 화학 그룹이 있습니다.

이러한 수소 결합은 물질을 매우 안정적이면서도 매우 불용성으로 만듭니다. 이러한 불용성은 일부 유기 배터리 재료처럼 재료가 배터리 전해질에 용해되는 것을 방지하여 수명을 연장시키기 때문에 중요합니다.

“유기 물질의 주요 분해 방법 중 하나는 단순히 배터리 전해질에 용해되어 배터리 반대편으로 넘어가 본질적으로 단락을 일으키는 것입니다. 재료를 완전히 불용성으로 만들면 해당 과정이 발생하지 않으므로 성능 저하를 최소화하면서 2,000회 이상의 충전 주기를 진행할 수 있습니다.”라고 Dincă는 말합니다.

람보르기니는 이 기술에 대한 특허를 취득했습니다. Dincă의 연구실에서는 대체 배터리 재료를 계속 개발할 계획이며 리튬을 리튬보다 저렴하고 풍부한 나트륨 또는 마그네슘으로 대체할 수 있는 가능성을 모색하고 있습니다.

6분 충전 시간

ACS 간행물에는 고에너지, 고속 충전 및 오래 지속되는 리튬 이온 배터리용 층상 유기 음극에 대한 기술 PDF가 있습니다.

양극재에 중요한 금속을 사용하지 않으면 재충전 가능한 리튬 이온 배터리의 글로벌 채택이 가속화될 수 있습니다. 전적으로 지구에 풍부한 원소에서 파생된 유기 음극 재료는 원칙적으로 이상적인 대안이지만 열악한 전도성, 낮은 실제 저장 용량 또는 열악한 순환성으로 인해 아직 무기 음극에 도전하지 않았습니다. 여기서 우리는 높은 전기 전도도, 높은 저장 용량 및 완전한 불용성을 통해 Li+ 이온의 가역적 삽입을 가능하게 하여 전극 수준에서 모든 관련 지표에서 무기 기반 리튬 이온과 경쟁할 수 있는 층상 유기 전극 재료에 대해 설명합니다. 배터리 음극. 우리의 최적화된 음극은 306 mAhg−1 음극을 저장하고 대부분의 코발트 기반 음극보다 높은 765Wh kg−1 음극의 에너지 밀도를 제공하며 6분 만에 충전-방전할 수 있습니다. 이러한 결과는 실용적인 배터리에서 지속 가능한 유기 전극 소재의 운영 경쟁력을 입증합니다.

람보르기니, MIT의 EV용 코발트 프리 유기 배터리 기술 라이선스 획득

Energy World는 Lamborghini가 MIT의 EV용 코발트 없는 유기 배터리 기술을 라이센스했다고 보고합니다 .

이 기술이 작동한다면. 비용을 낮추는 동시에 EV 채택 속도를 획기적으로 높일 것입니다.

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