배터리 수명이 다 되어, 배터리 방전이 쉽게 일어나는 문제에 시달려 본 경험이 있을 것입니다. 일정한 전류를 흐르는 '정전류'가 아니라 '펄스 전류(아주 짧은 주기로 흐르다 말다 하는 파형의 전류)'를 사용하여 충전함으로써, 많은 디바이스에서 사용되고 있는 리튬 이온 전지의 수명을 배증시키는 것이 가능하다는 연구 결과가 발표되었습니다.
Tired of your laptop battery degrading? New 'pulse current' charging process could double its lifespan. | Live Science
Tired of your laptop battery degrading? New 'pulse current' charging process could double its lifespan.
Using pulse current charging, or a constant current divided with a few short breaks, lithium-ion batteries hold up better over hundreds of charging cycles and can last twice as long.
www.livescience.com
BESSY II - How pulsed charging enhances the service time of batteries - Batteries News
BESSY II - How pulsed charging enhances the service time of batteries - Batteries News
BESSY II - How pulsed charging enhances the service time of batteries. An improved charging protocol might help lithium-ion batteries
batteriesnews.com
스마트폰에서 전기 자동차까지 많은 제품에 탑재되어 있는 리튬 이온 배터리는 1회의 충방전을 1사이클로 하는 충전 사이클을 수백 회 반복하는 사이 최대 용량이 조금씩 줄어 갑니다.
독일 훔볼트 대학 베를린 및 덴마크 올보르 대학 연구팀에 따르면, 현행 최첨단 리튬 이온 전지는 전극에 리튬 니켈 망간 코발트 산화물(NMC532)과 흑연을 채용한 것으로, 내구 연수는 5~8년 정도라는 것. 이것은 충전 사이클로 하면 300~500회 정도입니다.
보다 고도의 충전 프로토콜인 펄스 전류를 사용하면, 이 리튬 이온 전지의 수명이 연장될 가능성이 지금까지의 연구에서 시사되어 왔지만, 그 메커니즘은 잘 알지 못했기 때문에, 실용화되지 못했습니다.
충전 방식의 차이가 배터리의 열화에 미치는 영향을 조사하기 위해 연구팀은 시판되는 리튬 이온 배터리를 정전류와 펄스 전류로 충전하고 100 사이클마다 배터리의 상태를 진단하는 실험을 실시했습니다. 그 결과 펄스 전류로 충전한 배터리는 수명이 두 배가 되는 것을 확인했습니다.
다음은 실험 결과를 요약한 그래프입니다. 정전류(CC)로 충전한 배터리는 500사이클의 시점에서 충전 용량이 80%를 끊어 사실상의 수명에 이르렀고, 1000사이클 후에는 단 37.8%밖에 남지 않았습니다. 한편, 주파수가 100Hz의 펄스 전류(Pulse-100)로 충전한 배터리는 80%가 될 때까지 700사이클이 가능했고, 1000사이클 후에도 66.48%의 용량을 유지하고 있었습니다. 그리고 주파수 2000Hz의 Pulse-2000에서는 1000 사이클을 넘어도 80% 이상의 성능을 유지한 채로 있었습니다.
연구팀이 충방전을 반복한 리튬 이온 전지를 분석한 결과, 정전류로 충전된 배터리에서는 전류가 흐르는 전극인 애노드(Anode)의 표면에 형성되는 고체 전해질 계면(SEI) 막이 두껍게 형성되어 있어, 이것에 의해 배터리가 유지할 수 있는 충전량이 제한되고 있었습니다.
또한 NMC532와 흑연으로 만들어진 전극에도 무수한 균열이 생기고 있어, 이것도 용량 감소의 요인이 되고 있었습니다. 대조적으로, 펄스 전류로 충전된 배터리는 SEI가 얇고, 전극에 대한 대미지도 낮게 억제되어 있었습니다.
다음은 전극(Graphite)의 표면을 현미경으로 확대한 사진으로 왼쪽부터 차례로 신품(Fresh), 정전류(CC), 2000Hz 펄스 전류(Pulse-2000)의 것입니다. 정전류로 충전한 전극(중앙)에는 약 110nm의 막이 붙어 있었습니다만, 펄스 전류(오른쪽)에서는 이것이 반의 약 50nm로 억제되고 있었습니다.
연구팀은 2024년 3월 14일 자의 학술지·Advanced Materials Sciences에 게재한 논문에 아래와 같이 표기했습니다.
이러한 발견은 현행 리튬 이온 전지의 충전 방식을 최적화시켜 내용 연수를 늘리고 장래의 배터리 기술을 발전시키는 통찰력도 가져옵니다
이건 앞으로 전기차가 더욱 대중화될 수 있는 호재임이 분명하네요.
나의 이차전지 ETF 파이팅...
'트렌드 이슈 · 토픽' 카테고리의 다른 글
| 중국의 집적회로 생산량은 전년 동기 대비 40% 증가한 981억 개로 급증 (92) | 2024.04.23 |
|---|---|
| 카이스트에서 몇 초 안에 충전할 수 있는 나트륨 이온 배터리를 개발 (96) | 2024.04.23 |
| 「초보자라도 취급할 수 있는 저렴한 랜섬웨어」 가 다크 웹에 대량으로 나돌고 있다 (92) | 2024.04.22 |
| 「코 세척」 하다가 죽을수도 있다고 전문가 의견, 식염수도 비추 (92) | 2024.04.22 |
| 세계 최초로 「주행하면서 전기차를 무선 충전할 수 있는 고속도로」가 곧 탄생 (57) | 2024.04.09 |
| 양자 컴퓨팅의 방대한 에러 원인인 「노이즈」 를 800배 억제하는 차세대 기술을 Microsoft와 Quantinuum이 개발 (59) | 2024.04.05 |
| Uber Eats가 Waymo와 제휴하여 자율주행차로 배달을 스타트 (50) | 2024.04.05 |
| Google이 고품질 JPEG 압축률을 35% 향상시키는 새로운 라이브러리「Jpegli」를 발표 (55) | 2024.04.05 |
