고온 단결정체, 전기차 주행거리 최대 백만 킬로미터까지 연장 가능성 제시

Seoul전기차 배터리의 음극 수명을 연장할 수 있는 새로운 단결정 소재 제작 기술이 개발되었습니다. 포스텍과 포스코홀딩스 N.EX.T 허브 연구진은 니켈 기반 음극의 내구성을 향상시키는 방법을 찾아냈으며, 이를 큰 단결정으로 형성하는 기술을 개발했습니다. 이 연구는 ACS Materials & Interfaces에 발표되었으며, 전기차 배터리의 수명을 더욱 길게 만드는 중요한 진전을 보여줍니다.

리튬(Li) 배터리는 전기차(EV)에 필수적인 구성 요소입니다. 이 배터리는 Li-이온을 양극과 음극이라는 두 부분 사이로 이동시켜 작동합니다. 니켈(Ni) 소재는 리튬 이온을 많이 저장할 수 있어 배터리에 흔히 사용됩니다. 그러나 전통적인 니켈 기반 양극은 많은 작은 결정들로 이루어져 있어 시간이 지나면서 반복적인 사용으로 인해 효율이 떨어지며 붕괴될 수 있습니다.

연구팀은 높은 온도에서 이러한 재료를 만들면 강도가 더 우수한 양극이 형성된다는 것을 발견했습니다. 주요 요점은 다음과 같습니다.

전통적인 다결정 니켈 음극은 시간이 지남에 따라 성능이 저하됩니다. 그러나 높은 온도에서의 단결정 합성은 내구성을 향상시킵니다. "임계 온도"는 고품질 단결정을 얻는 데 중요한 역할을 합니다. 단결정은 열화에 강하며 전기차 배터리 수명을 연장시킵니다.

팀은 고품질 단결정 니켈 음극을 제작하기 위한 최적의 온도를 찾기 위해 노력했습니다. 다양한 온도를 실험한 결과, 특정한 중요한 온도 이상에서 재료를 제조하면 "치밀화"가 일어나는 것을 발견했습니다. 이 과정은 내부 입자 크기를 증가시키고 재료의 빈 공간을 채우게 하여, 재료를 매우 단단하고 마모에 강하게 만들었습니다.

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새로운 방법은 니켈 기반의 양극재를 더욱 오래 사용할 수 있게 도와줍니다. 박규영 교수는 이차 전지를 더 저렴하고, 빠르며, 내구성 있게 만드는 것이 목표라고 밝혔습니다. 이들은 장기적으로 전기차 배터리의 성능과 비용 효율성을 개선하기를 기대하고 있습니다.

이러한 발견은 전기차 산업을 변화시킬 수 있습니다. 수명이 더 긴 배터리는 교체 횟수를 줄여 전기차 소유 비용을 낮출 수 있습니다. 또한, 폐기할 배터리 수와 원자재 수요가 줄어들어 환경에 미치는 영향도 감소할 것입니다.

이 기술은 전기차가 최대 백만 킬로미터까지 주행할 수 있도록 해줄 수 있습니다. 이는 전기차의 제한된 주행 거리로 인해 여전히 망설이는 소비자들에게 큰 이점을 제공할 것입니다.

이 연구에 따르면, 미래에는 전기차의 배터리가 더 우수하고 오래 지속될 것으로 보입니다. 고온에서 단결정을 만드는 방식을 개선함으로써 전기차 배터리의 수명과 성능이 크게 향상될 수 있습니다.