에너지 수요를 충족하려면 새로운 배터리 화학 물질을 만드는 것이 중요합니다.

배터리 산업은 2031년까지 1,350억 달러로 세 배 증가할 것으로 예상되지만, 최근 성장세는 눈부십니다. 6년 전만 해도 유럽에는 계획된 배터리 용량이 거의 없었습니다. 그럼에도 불구하고 기후 변화에 대처하는 데 있어서 배터리의 중요한 역할을 인식하면서 과학자들은 더 새롭고 깨끗한 배터리 화학 물질을 생성하는 것을 목표로 하여 현재 최소 45개의 다양한 배터리 프로젝트가 진행 중입니다.

EIT InnoEnergy가 이끄는 EBA(European Battery Alliance)가 이러한 발전을 촉진하는 데 도움을 주었습니다. EBA는 배터리 제조 가치 사슬 전반의 이해관계자들을 하나로 모아 로드맵 개발 및 자금 조달부터 채굴 및 기술에 이르기까지 모든 각도에서 유럽의 배터리 문제를 극복하기 위해 노력하고 있습니다.

이제 문제는 용량이 아니라 화학에 관한 것입니다. 20년 전, 배터리 화학자들은 여러 주요 배터리 화학 물질의 장단점을 정리하고 궁극적으로 리튬을 선택하여 뛰어난 에너지 밀도 성능을 얻었습니다. 이는 최근까지 전 세계에 도움이 된 결정입니다.

처음에는 카메라 등 소형 전자제품용으로 개발됐지만, 전기차로 인해 수요가 이렇게 크게 늘어날 것이라고는 누구도 예측하지 못했습니다. 이러한 수요 급증으로 인해 충분한 양의 리튬, 코발트 및 니켈을 윤리적으로 조달하는 데 어려움이 있습니다. IEA는 이르면 2025년쯤 전 세계가 리튬 부족 사태에 직면할 수 있다고 내다봤다.

현재 나트륨 기술은 에너지 밀도 측면에서 계속해서 리튬을 뒤쫓고 있지만 나트륨은 풍부한 물질이므로 고정식 저장에 이상적입니다.

결과적으로 나트륨 이온 배터리는 충전 시간은 비슷하지만 가격이 저렴하고 주행 거리가 약간 더 짧은 보급형 전기 자동차에 대한 매력적인 대안이 될 가능성이 있습니다.

리튬과 나트륨 셀을 하나의 배터리 팩에 결합한 'AB 배터리 솔루션'도 두 기술의 장점을 결합할 수 있는 매력적인 옵션이 될 수 있다. 나트륨 배터리 화학의 엄청난 잠재력에 매료된 업계 거대 CATL은 이미 소규모 생산을 시작했으며 올해 대량 생산을 예상하고 있습니다. 그리고 많은 소규모 혁신가들이 이를 따르고 있습니다.

예를 들어, 수요 급증에 대비한 공급망 준비는 나트륨, 철, 탄소 및 질소로 제조되는 페낙(Fennac)이라고 불리는 고에너지 밀도 음극 물질을 개발한 웁살라에 본사를 둔 Altris에 의해 입증됩니다.

이 기술은 모든 산업 표준 리튬 이온 생산 라인에 플러그 앤 플레이할 수 있도록 개발되었습니다. 너무나 혁신적이어서 알트리스의 시리즈 A 펀딩 라운드에 참여한 세계 최고의 배터리 개발업체 노스볼트(Northvolt)의 눈길을 끌었습니다. 모금된 960만 유로는 올해 후반에 GWh 규모의 생산 시설을 여는 데 사용됩니다.

양극재로 실리콘도 인기를 끌고 있다. 실리콘 솔루션은 엄청난 양의 리튬 이온을 빠른 속도로 저장할 수 있어 500마일 이상의 범위에서 15분 미만의 충전 속도를 가능하게 한다는 점에서 독특합니다.

그러나 업계는 현재 보유하고 있는 10% 미만의 실리콘-흑연 혼합물에서 미래에 이익을 얻을 수 있는 잠재적인 100% 실리콘 화학으로 화학을 전환하는 데 몇 가지 과제에 직면해 있습니다.

이러한 과제에는 충전 및 방전 시 실리콘의 자연적 성향이 확장 및 수축할 수 있도록 하고 비용 경쟁력 있는 가격대에서 확장 가능하도록 하는 안정적인 화학 물질을 만드는 것이 포함됩니다. 업계에서는 몇 가지 전략을 추진하고 있으며, 그 중 일부는 점진적으로 실리콘 함량을 늘리는 경로를 따르며, 다른 일부는 이르면 2027년에 전체 실리콘 양극을 도입하려고 추진하고 있습니다.

완전한 실리콘 솔루션을 향한 노력은 뉴욕에 본사를 둔 배터리 혁신 기업인 GDI가 지난 10년 동안 최선을 다해 노력한 과제입니다.

광전지 패널에서 영감을 얻은 GDI는 플라즈마 강화 화학 기상 증착을 사용하여 독특한 100% 실리콘 양극 디자인을 만듭니다. 실험실 테스트에서 화학은 고급 리튬 이온 배터리의 에너지 밀도를 30% 증가시키고 나머지 80% 상태에서 15분 안에 10~75%에서 500회 이상 안전하고 신뢰할 수 있는 고속 충전을 제공하는 것으로 입증되었습니다. 건강.