고속 충·방전 테스트서 99.8% 쿨롱 효율 보여… ACS Energy Lett. 게재 성냥개비 성분인 적린과 카본을 코팅시켜 성능을 향상시킨 흑연 음극재가 개발됐다. 흑연 음극재의 성능 향상으로 전기차, 항공, 고속 충전 전지 등 다양한 분야에 활용될 수 있을 것으로 기대를 모은다. UNIST 에너지화학공학과 이현욱 교수팀은 기화-응결 방법을 이용해 적린과 카본이 코팅된 다공성 흑연 음극재인 ‘흑연-인 복합체’를 개발했다고 밝혔다. 개발된 복합체는 적린과 카본 코팅층의 이점을 이용해 흑연 표면에 생성되는 전자와 리튬 이온의 전도도를 높인다. 향상된 전도도는 고속 충전 시 전극 표면에만 집중되던 리튬 이온을 확산시켜 충전을 균일하게 만들 뿐 아니라, 배터리에 문제를 일으키는 수지상 형성을 억제해 배터리 안정성 또한 향상시켰다. 음극재 개발은 배터리 안정성에 있어 매우 중요하다. 흑연과 같은 음극은 충전할 때 생기는 리튬 농도 집중 현상으로 리튬의 이동이 제한된다. 이와 같은 충전의 불균일성은 상단부에 수지상 형성을 일으켜 배터리의 성능을 저하시킨다. 이현욱 에너지화학공학과 교수는 “이러한 비균일성을 완화하기 위해서 전극의 충전 과정에서 리튬 이온의 농도를 균
휴대성·이동성·편의성 강조한 여행용 기기 3종 로지텍이 여름방학을 앞둔 대학생을 타깃으로 휴대용 IT템 3종을 추천했다. 이번에 로지텍이 앞세운 제품은 블루투스 키보드 ‘키즈 투 고’, 152개국 호환·5포트 USB 동시충전 멀티어댑터 ‘클리커스’, 효율적 짐관리용 휴대용 진공압축기 ‘트레블’ 등 3종이다. 로지텍 키즈 투 고는 초슬림·초경량 등을 강점으로 내세운 블루투스 키보드다. 주요 설계 요소로, 방수·오염·충격 방지, 사용자 지향적 키 간격 및 키 트래블(키 누름 시 바닥까지 간격), 무소음 타이핑 기능 등을 적용했다. 특히, 키보드 상단에 iOS 전용 단축키가 구성돼 있어 애플 디바이스 활용도를 높였다. 키즈 투 고 색상은 시크 블랙·파우더 필크 두 종이며, 배터리는 완충 시 최대 3개월간 활용 가능한 배터리를 장착했다. 모든 휴대용 기기는 충전 환경이 중요하다. 특히 여행지에서 활용하는 스마트폰 및 태블릿 등 기기는 항상 방전에 대비해야 한다. 로지텍은 클리커스 멀티어댑터를 솔루션으로 제시했다. 해당 솔루션은 152개국에서 호환되는 총 네 개 플러그와 3A 고속 충전용 USB-C 포트 1개, 2.4A USB 포트로 설계해 해외여행 특화 솔루션으로
전기차 배터리의 기존 음극 소재를 그대로 쓰면서 고속충전에 따른 수명 저하도 줄일 수 있는 획기적 방식의 양극 소재 기술이 나왔다. UNIST 교원창업기업인 에스엠랩(SMLAB)이 리튬이온배터리의 고속충전 특성을 개선할 수 있는 ‘단결정 양극 소재’ 기술을 개발했다. 양극 소재의 형상과 표면구조를 변화시키는 것만으로도 수명 특성이 30% 이상 향상됐다. 전기차에 사용 중인 리튬이온배터리에 급속 충전을 반복하면 양극과 음극에서 부반응이 일어나 수명이 저하된다. 급속 충전 시 리튬이온은 음극의 흑연 입자 내부로 들어가지 못하고 전해액과 반응해 손실된다. 양극에서도 빠른 속도로 리튬이온이 드나들게 되는데, 이런 충‧방전이 반복되면 부피가 팽창하면서 양극 구조를 붕괴해 리튬이온 출입을 어렵게 만든다. 이런 문제들은 결국 배터리 셀 온도를 높이고, 이에 따라 전해액과 양극과 음극의 소재 표면에서 분해도 가속화되므로 수명 저하로 이어지는 것이다. 이를 해결하는 기술로는 주로 음극 소재의 개선이 제안됐다. 흑연 대신 리튬을 사용하거나 흑연과 실리콘을 사용해 충전 시간을 단축하려는 시도였다. 배터리 충전 시 리튬이온은 음극의 흑연 구조 속에 있는 빈 공간으로 들어간다. 기
원자간력 현미경·엑스레이 회절·흡수 스펙트럼 활용한 리튬이온 이동 영상화 기술 개발 KAIST 신소재공학과 홍승범 교수 연구팀이 고용량 리튬이온배터리를 충‧방전할 때 리튬이온이 움직이는 모습과 전자들이 움직이는 전도 경로 및 격자들의 움직임을 원자간력 현미경과 엑스레이 회절 및 흡수 패턴을 분석해 영상화하는 데 성공했다고 28일 밝혔다. 연구팀은 원자간력 현미경의 모드 중에서 전기화학적 변형 현미경(이하 ESM)과 전도성 원자간력 현미경(C-AFM)을 활용해, 친환경차 배터리에 적용되는 고용량 양극재인 NCM622 시료의 충방전상태에 따른 리튬이온의 나노스케일 분포도를 영상화했다. 또 이를 근단엑스선형광분광계(NEXAFS), 엑스선회절패턴(XRD pattern)과 비교 분석해 리튬이온이 양극재에 확산해 들어갈 때 산소팔면체에 들어가면서 니켈과 산소의 결합이 이온 결합에서 공유 결합으로 바뀌면서 전기전도도가 낮아지는 현상을 검증하고, 상관관계가 있음을 밝혀냈다. 리튬이온전지는 스마트폰과 전기차 그리고 드론을 비롯한 각종 이동 수단에 필수적인 에너지 저장 매체로 사용되는 만큼, 리튬이온전지의 에너지 용량, 충전 속도 등의 전기화학적 특성을 향상하려는 연구들이 많
엘리먼트14가 이제 무라타의 전기자동차(EV)용 고속 충전 솔루션 재고 확보를 통해 빠른 배송이 가능해졌다. EV 인프라 최적화에 주력한 무라타는 최첨단 충전 시스템 개발을 위해 설계된 내구성이 뛰어난 제품에 전문화된 기업이다. 무라타의 개선된 제품군을 통해 엘리먼트14는 e모빌리티 시스템 개발 및 생산용으로 설계된 부품의 종합 포트폴리오를 다음과 같이 확대했다. 설계 엔지니어는 DLW 시리즈 CMCC를 사용해 자동차 차동 기어 장치 및 EV 충전 애플리케이션에서 문제가 되는 공통 모드 노이즈를 줄인다. 작은 설치 공간과 매우 높은 자기 공진 주파수가 특징이며, 신호 라인용 고속 차동 라인의 차단 주파수를 높여 준다. 전력 라인용 DLW 시리즈는 AC 어댑터의 입력 커넥터용에 적합한 큰 전류값을 제공하여(최대 6A), 다양한 크기로 제공된다. DC-DC 컨버터 MGJ1 시리즈는 인버터에서 IGBT와 SIC FETS를 위한 '하이 사이드' 및 '로우 사이드' 게이트 드라이브 회로 구동에 이상적인 솔루션이다. 낮은 절연 정전 용량, 연속 배리어 내전압 3kVDC, 특징적인 CMTI >200kV/µS 및 부분 방전 성능을 갖춘 MGJ1 시리즈는 여러 가지 비
헬로티 이동재 기자 | 국내 연구팀이 정유 처리의 부산물로 여겨졌던 황을 이용해 30분 만에 리튬-황 전지 양극재를 합성하는 데 성공했다. POSTECH 연구팀은 고에너지 밀도, 고속 충전, 그리고 기계적 유연성을 부여할 수 있는 혁신적인 리튬-황((Li-S) 전지를 개발했다. 추가적인 용매나 개시제, 계면활성제, 입체 안정화제를 사용하지 않고 30분 이내의 빠른 반응시간을 통해 계층적으로 정렬된 형태의 역가황 고분자 입자를 합성한 첫 번째 사례다. 현재 사용되는 고독성 전이 금속계 양극 재료와는 달리, 황은 값이 싸고 풍부하며, 독성이 적다는 점 때문에 주목받고 있는 물질이다. 특히, 리튬-황 배터리는 높은 이론적 에너지 밀도로, 높은 용량을 저장할 수 있어 차세대 배터리로서 가능성을 보여준다. 하지만, 황은 근본적으로 낮은 전기전도도를 가지기 때문에, 활성 물질의 완전한 활용을 방해하여 충방전 속도를 늦추고, 전해질에 용해도가 높아 전지의 수명을 떨어뜨리는 단점이 있다. 연구팀은 기존의 황 전극과 달리 황의 함침 공정을 사용하지 않고, 황과 비닐포스폰산의 역가황 반응을 이용한 공중합을 통해 30분 만에 황 기반 고분자 입자를 합성했다. 짧은 반응시간에 균
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UPDATE: 2024년 09월 30일 21시 56분
