고체 배터리는 리튬 이온 배터리와 어떻게 비교됩니까?

전고체 배터리리튬이온 배터리 대비 두 배의 에너지 밀도를 제공하며 안전성이 향상되고 수명이 연장됩니다. 이 제품은 무거운 하중에서 더 뛰어난 내구성을 보여주고 더 넓은 온도 범위에서 더 나은 성능을 발휘합니다.

전고체 배터리는 더 빠르게 충전되고 더 오래 지속됩니다.

기존 리튬 이온 배터리에 비해 전고체 배터리는 더 빠르게 충전되고, 더 낮은 온도에서 작동하며, 더 작은 공간에 더 많은 에너지를 저장합니다.

이 배터리는 표준 셀의 가연성 액체를 보다 안전하고 효율적인 고체 재료로 대체합니다. 기존 배터리는 80% 충전에 도달하는 데 30~45분이 소요될 수 있지만, 전고체 배터리는 이를 12분, 경우에 따라 단 3분으로 줄일 수 있습니다.

한 기계공학 교수는 이러한 장점이 궁극적으로 화학과 공학에서 비롯된다고 설명했습니다. 그는 “액체를 제거하고 안정적인 고체 재료를 사용함으로써 과열이나 화재 위험 없이 배터리에 더 많은 전력을 안전하게 담을 수 있다”고 말했다.

기존의 리튬 이온 배터리는 액체 전해질을 통해 리튬 이온(전하를 운반하는 입자)을 이동시킵니다. 그러나 이 액체는 시간이 지남에 따라 품질이 저하되어 충전 속도가 제한되고 화재 위험이 있습니다. 전고체 배터리는 고체 재료를 사용하여 리튬 이온 이동을 위한 보다 안전하고 안정적인 환경을 조성합니다. 이를 통해 안전 문제를 최소화하면서 더 빠르고 효율적으로 충전할 수 있습니다.

이러한 배터리 내부의 고체 물질을 고체 전해질이라고 합니다.

이 리뷰에서는 황화물 기반, 산화물 기반, 폴리머 기반의 세 가지 주요 유형을 강조합니다. 각 유형에는 고유한 장점이 있습니다. 일부는 이온이 더 빠르게 이동하도록 하고, 다른 유형은 더 나은 장기 안정성을 제공하거나 제조가 더 쉽습니다. 이들 중에서 황화물 전해질이 눈에 띄며 단점 없이 현재 배터리의 액체와 거의 동일한 성능을 발휘합니다.

전고체 배터리또한 리튬을 보다 효율적으로 활용하는 경향이 있습니다. 많은 디자인에는 현재 배터리에 사용되는 흑연 층보다 더 작은 공간에 더 많은 에너지를 저장하는 리튬 금속 층이 있습니다. 이는 전고체 배터리가 더 가볍고 더 작으면서도 오랫동안 또는 더 오랫동안 장치에 전력을 공급할 수 있음을 의미합니다.

이 검토의 목표는 연구원과 엔지니어가 솔리드 스테이트 시스템의 개발, 확장성 및 실제 배포를 가속화하도록 안내하는 것입니다.

그러나 과제는 여전히 남아 있습니다. 이러한 배터리의 대량 생산은 여전히 ​​어렵고 비용이 많이 듭니다. 더 나은 재료 개발, 배터리 구성 요소 간의 상호 작용 개선, 생산 단순화를 위한 제조 기술 개선 등 이러한 문제를 해결하기 위한 로드맵이 아래에 설명되어 있습니다.

신규 전해질 소재

나트륨 이온 배터리: 연구원들은 고체 상태의 장점을 유지하면서 잠재적인 비용 효율성을 제공하는 나트륨 이온 대체 배터리를 탐색하고 있습니다.

세라믹 복합재: 이 재료는 기존 전해질에 비해 더 높은 안정성과 내구성을 나타내므로 지속적인 연구의 초점이 되고 있습니다.

제조 혁신

3D 프린팅: 이 방법은 복잡한 구조를 가능하게 하여 배터리 성능을 향상시키고 재료 낭비를 줄입니다.

롤투롤 처리: 이 확장 가능한 제조 기술은 생산 비용을 낮추고 다양한 응용 분야에서 전고체 배터리를 보다 쉽게 ​​사용할 수 있도록 하는 것을 목표로 합니다.

배터리 관리 시스템(BMS)

스마트 기술: 향상된 BMS 기술은 배터리 상태를 모니터링하여 충전 주기를 최적화하고 수명을 크게 연장합니다. 배터리 상태를 최대화하기 위해 충전 및 방전 속도의 균형을 맞추는 시스템을 찾으십시오.

결론

전고체 배터리에너지 저장 분야의 새로운 시대를 열어가고 있습니다. 인상적인 수명과 내구성은 기존 리튬 이온 배터리에 대한 유망한 대안을 제공합니다. 수명에 영향을 미치는 요인을 이해하면 장치에서 사용할 때 정보에 입각한 결정을 내릴 수 있습니다.