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전기 자동차의 배터리발전 [ 리튬이온 - 전고체 ]
일부 전기 자동차는 고체 배터리를 사용하지만 모두 사용하는 것은 아닙니다. 현재 시판되고 있는 대부분의 전기 자동차는
리튬 이온 배터리를 사용하는데, 리튬 이온 배터리는 액체 전해질을 사용하여
전극 사이의 이온을 운반하는 충전식 배터리의 일종입니다.
전고체 배터리는 전통적인 리튬 이온 배터리보다 몇 가지 장점을 제공하는 유망한 기술입니다. 그들은 액체 전해질 대신
고체 전해질을 사용하기 때문에 더 안전하고 에너지 밀도가 높으며 잠재적으로 더 오래 지속될 수 있습니다. 하지만,
여전히 개발 단계에 있고 전기 자동차에 사용하기 위해 아직 널리 사용되지 않습니다.
일부 자동차 제조업체들은 차량에 사용할 솔리드 스테이트 배터리를 적극적으로 연구하고 개발하고 있으며, 앞으로 이 기술을 사용하는 전기 자동차를 더 많이 볼 수 있을 것입니다.
리튬 이온 배터리와 전고체 배터리의 차이점:
● 전해질: 리튬 이온 배터리는 액체 전해질을 사용하는 반면, 전고체 배터리는 고체 전해질을 사용합니다.
● 안전성: 일반적으로 전고체 배터리는 화재와 폭발에 덜 취약하기 때문에 리튬 이온 배터리보다 안전합니다.
● 에너지 밀도: 솔리드 스테이트 배터리는 리튬 이온 배터리보다 더 많은 에너지를 저장할 수 있는 잠재력을
가지고 있으며, 이는 전기 자동차의 더 긴 범위로 이어질 수 있습니다.
●수명: 전고체 배터리는 시간이 지남에 따라 동일한 열화를 겪지 않기 때문에 리튬 이온 배터리보다 더 오래 지속될 가능 성이 있습니다.
●제조: 전고체 전지는 리튬 이온 전지와는 다른 제조 공정을 필요로 합니다.
솔리드 스테이트 배터리의 장점:
●안전성: 솔리드 스테이트 배터리는 화재와 폭발에 덜 취약하므로 사용이 더 안전합니다.
●에너지 밀도: 솔리드 스테이트 배터리는 기존의 리튬 이온 배터리보다 더 많은 에너지를 저장할 수 있는
잠재력을 가지고 있으며, 이는 전기 자동차의 더 긴 범위로 이어질 수 있습니다.
●수명: 전고체 배터리는 잠재적으로 리튬 이온 배터리보다 더 오래 지속될 수 있습니다.
●고속 충전: 솔리드 스테이트 배터리는 기존의 리튬 이온 배터리보다 더 빠르게 충전할 수 있습니다.
●환경적 영향: 솔리드 스테이트 배터리는 독성이 있거나 유해한 물질이 포함되어 있지 않기 때문에 일반적으로 기존의 리 튬 이온 배터리보다 환경 친화적입니다.
솔리드 스테이트 배터리의 단점:
●비용: 전고체 배터리는 리튬 이온 배터리보다 생산 비용이 더 비쌀 수 있습니다.
●제조 복잡성: 솔리드 스테이트 배터리는 고급 재료와 제조 공정을 필요로 하기 때문에
생산하기가 더 어렵고 비용이 많이 들 수 있습니다.
●제한된 가용성: 솔리드 스테이트 배터리는 아직 개발 단계에 있으며 소비자 제품에
사용할 수 있는 제품은 아직 널리 없습니다.
●낮은 전도도: 일부 고체 전해질은 액체 전해질보다 전도성이 떨어질 수 있으며,
이는 전고체 전지의 성능을 제한할 수 있습니다.
●열 관리: 솔리드 스테이트 배터리는 기존의 리튬 이온 배터리보다 냉각하기가 어려워
과열 및 성능 저하를 초래할 수 있습니다.
그럼에도 개발, 발전의 이유는 뭘까?
솔리드 스테이트 배터리의 개발은 더 안전하고, 더 강력하며, 더 오래 지속되는 에너지 저장 솔루션의 필요성에 의해 주도됩니다. 종래의 리튬 이온 배터리는 안전성, 에너지 밀도 및 수명 측면에서 한계가 있어 전기 자동차 및 그리드 규모의 에너지 저장과 같은 특정 용도에 적합하지 않을 수 있습니다. 솔리드 스테이트 배터리는 이러한 한계를 극복하고 미래를 위한 보다 효율적이고 지속 가능한 에너지 스토리지 솔루션을 제공할 수 있는 잠재력을 제공합니다. 전고체 배터리의 개발은 또한 배터리 생산 및 폐기의 환경적 영향을 줄이려는 욕구에 의해 주도됩니다.
리튬 이온 배터리를 사용하는 EV의 예는 다음과 같습니다:
●Tesla Model S, Model X, Model 3, Model Y, Cybertruck
●Chevrolet Bolt EV
●Nissan Leaf
●Hyundai Kona Electric and Ioniq Electric
●Kia Niro EV
●Audi e-Tron
●Porsche Taycan
반면 전고체 배터리를 시제품이나 시연 형태로 사용하는 전기차 모델은 일부에 불과하며 아직 상용화되지 않았습니다. 그 중 일부는 다음과 같습니다:
●Fisker Inc. EMotion
●Toyota solid-state battery prototype
●Solid Power BMW prototype
현재, 시판되고 있는 대부분의 생산 전기 자동차(EV)는 리튬 이온 배터리를 사용합니다.
그러나 전고체 전지를 적극적으로 연구하고 개발하고 있는 몇몇 회사들이 있지만,
아직 생산 차량에 널리 사용되지는 않고 있습니다.
그러나 전기 자동차 시장은 끊임없이 진화하고 있으며, 전고체 배터리 기술이 지속적으로
발전하고 상업성이 높아짐에 따라, 미래에는 전고체 배터리를 사용하는
생산 EV를 더 많이 볼 수 있을 걸 기대해볼 수 있습니다.
솔리드 스테이트 배터리를 적극적으로 연구하고 개발하고 있는 여러 회사들이 있습니다.
다음은 이 분야에서 선두를 달리고 있는 5개 회사입니다
Toyota: 도요타는 수년간 전고체 배터리 연구에 투자해 왔으며 최근 2020년대 초에 전고체 배터리 생산을 시작할 계획을 발표했습니다. 그 회사는 자사의 전고체 배터리가 현재의 리튬 이온 배터리보다 더 높은 에너지 밀도와 더 빠른 충전 시간을 가질 것이라고 주장합니다.
Volkswagen
전기 자동차에 사용할 고체 배터리를 개발하기 위해 QuantumScape라는 스타트업과 협력했습니다.
퀀텀스케이프에 1억 달러를 투자했으며 2025년까지 생산 차량에 고체 배터리를 사용하기 시작할 계획입니다.
Solid Power
리튬 이온 배터리보다 두 배의 에너지 밀도를 제공할 수 있는 솔리드 스테이트 배터리를
개발한 콜로라도 소재 스타트업입니다. 이 회사는 BMW 및 포드와 파트너십을 맺고 있으며
앞으로 자동차용 배터리 생산을 시작할 계획입니다.
Ionic Materials
폴리머 기반의 고체 전해질을 개발한 매사추세츠에 본사를 둔 스타트업으로, 배터리의 안전성, 성능 및 비용을 향상시킬 수 있다고 주장합니다. 이 회사는 여러 배터리 제조업체와 파트너십을 맺고 있으며
기술 상용화를 위해 노력하고 있습니다.
QuantumScape:
현재의 리튬 이온 배터리보다 더 높은 에너지 밀도와 더 빠른 충전 시간을 제공할 수 있는
고체 리튬 금속 배터리를 개발한 실리콘 밸리 기반 스타트업입니다.
폭스바겐과 파트너십을 맺고 있으며 앞으로 자동차용 배터리 생산을 시작할 계획입니다.
솔리드 스테이트 배터리 기술은 아직 개발 단계에 있으며, 이 기술을 발전시키기 위해 노력하고 있는 다른 많은 회사와 연구 기관들도 있다는 것에 주목해야 합니다.