Stanford: 우리는 리튬 이온 전지의 전류 수집기 무게를 80% 줄였습니다. 에너지 밀도는 16-26% 증가합니다.

스탠포드 대학과 SLAC(스탠포드 선형 가속기 센터)의 과학자들은 리튬 이온 전지를 축소하여 무게를 줄이고 저장 에너지 밀도를 높이기로 결정했습니다. 이를 위해 그들은 외부의 캐리어 층을 재설계했습니다. 넓은 구리 또는 알루미늄 시트 대신 폴리머 층으로 보충된 좁은 금속 스트립을 사용했습니다.

높은 투자 비용 없이 리튬 이온의 더 높은 에너지 밀도

각 리튬 이온 전지는 충방전층, 전극, 전해질, 전극, 집전체의 순으로 구성된 롤이다. 외부 부품은 구리 또는 알루미늄으로 만든 금속 호일입니다. 그들은 전자가 세포를 떠나 세포로 돌아갈 수 있도록 합니다.

Stanford와 SLAC의 과학자들은 수집가의 무게가 전체 링크 무게의 수십 퍼센트에 달하는 경우가 많기 때문에 수집가에 집중하기로 결정했습니다. 구리 시트 대신 좁은 구리 스트립이 있는 폴리머 필름을 사용했습니다. 수집기의 무게를 최대 80%까지 줄일 수 있는 것으로 나타났습니다.

고전적인 원통형 리튬 이온 셀은 여러 층으로 구성된 긴 롤입니다. Stanford와 SLAC의 과학자들은 전하를 수집하고 전도하는 층인 전류 수집기를 축소했습니다. 구리 시트 대신 불연성 화학 물질이 풍부한 폴리머 구리 시트를 사용했습니다. (c) Yusheng Ye / Stanford University

그게 전부는 아닙니다. 발화를 방지하는 화합물을 폴리머에 첨가하면 요소의 가연성이 낮아지고 무게도 줄어듭니다.

고전 리튬이온 전지에 사용되는 동박과 미국 연구진이 개발한 집전체의 인화성 (c) Yusheng Ye / Stanford University

연구원들은 재설계된 수집기가 세포의 중량 에너지 밀도를 16~26%(= 동일한 단위 질량에 대해 16~26% 더 많은 에너지)까지 증가시킬 수 있다고 말합니다. 그것은 다음을 의미합니다 같은 부피와 전력 용량의 배터리는 현재보다 20% 더 가벼울 수 있다.

과거에도 저장소를 최적화하려는 시도가 있었지만 이를 변경하면 예상치 못한 부작용이 발생했습니다. 전지가 불안정해졌거나 더 [비싼] 전해질이 필요했습니다. 스탠포드 과학자들이 개발한 변종은 그런 문제를 일으키지 않는 것 같다.

이러한 개선 사항은 초기 연구 단계이므로 2023년 이전에 시장에 출시될 것으로 기대하지 마십시오. 그러나 그들은 유망해 보입니다.

Tesla가 금속층의 전하를 수집하는 흥미로운 아이디어도 가지고 있다는 점을 덧붙일 가치가 있습니다. 롤의 전체 길이를 따라 얇은 구리 스트립을 사용하고 한 곳(가운데)으로만 꺼내는 대신 절단된 오버랩 가장자리를 사용하여 즉시 꺼냅니다. 이로 인해 전하가 훨씬 더 작은 거리(저항!)로 이동하고 구리는 외부로 추가 열 전달을 제공합니다.

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