셀름스 공대 연구진, 탄소섬유 복합재료로 만든 배터리 제조 성공

찰머스 공과대학(Chalmers University ofTechnology) 연구진은 알루미늄처럼 단단하고 에너지 밀도가 높아 상업용으로 사용할 수 있는 탄소섬유 복합재료로 만든 배터리를 만드는 데 성공했다.자동차, 항공기, 선박 또는 컴퓨터가 배터리와 하중 구조 기능을 겸비한 재료로 제조되면 무게와 에너지 소비가 크게 줄어든다.

세계에서 가장 강력한 배터리

배터리와 구조 부품으로 동시에 사용되는 재료를 사용하여 차량 또는 전자 제품을 제조하면 무게와 에너지 소비를 크게 줄일 수 있습니다.스웨덴 찰스 공과대학의 한 연구팀은 무품질 에너지 저장에 중대한 진전을 거두었다.이들이 새로 개발한 패브릭 배터리는 노트북 등 기기의 무게를 절반으로 줄여 휴대전화를 신용카드처럼 얇게 만들고 1회 충전 후 전기차의 항속거리를 70% 연장할 가능성이 있다.

Chalms의 연구원이자"선진 자료"에 발표 된 과학 기사의 주요 저자 인 Richa차우더리는 "알루미늄만큼 경도가 높고 에너지 밀도가 상업용으로 쓰기에 충분한 탄소섬유 복합소재로 만든 배터리를 만드는 데 성공했다"며 "인체 뼈처럼 이 배터리는 여러 기능을 동시에 한다"고 설명했다.

첼름스 대학의 구조전지에 대한 연구는 몇 년째 계속되고 있으며 스톡홀름 KTH 왕립공과대학 연구진과도 협력하고 있다.이 돌파구는 2018 년에 Leif가 발생했습니다.Asp 교수와 그의 동료들은 단단하고 견고한 탄소 섬유가 어떻게 화학적 방식으로 전기를 저장할 수 있는지 보여 세계적인 관심을 끌었다."물리세계" 의 보도에 따르면 탄소섬유가 리튬이온전지의 전극으로 될수 있다는 발견은 올해 10대 과학성과의 하나이다.

가벼운 무게와 효율성

2018년 이후 연구진은 강도와 에너지 밀도를 높이는 데 장족의 진보를 이뤘다.2021 년에 그들은 일반적인 리튬 이온 배터리 용량의 20% 정도에 해당하는 24Wh/kg의 에너지 밀도를 제공 할 수있는 중요한 이정표에 도달했습니다.이제 그들은 이 수치를 30Wh/kg으로 늘렸다.비록 여전히 현재의 상용 배터리보다 낮지만, 무게를 줄이는 장점은 새로운 동력을 창조했다.배터리는 차량 구조의 일부이기 때문에 전체적으로 더 적은 에너지가 필요하다.

찰스 산업 및 재료 과학과 교수 LeifAsp는 "우리가 에너지를 절약하고 후손들을 생각한다면 경량 에너지 절약 자동차에 투자하는 것은 당연하다"며 "전기차를 계산한 결과 경쟁력 있는 구조의 배터리가 있다면 지금보다 주행시간이 70% 길어질 수 있다"고 말했다.

차량에 있어서 강도는 안전 기준을 만족시키는 데 매우 중요하다.이 팀이 개발한 패브릭 배터리는 탄성 계량을 25기가파스칼에서 70기가파스칼(GPa)로 크게 향상시켰다.이것은 이 재료가 알루미늄처럼 하중을 효과적으로 감당할 수 있으며 동시에 무게가 훨씬 가볍다는 것을 의미한다.

"다기능 성능의 경우 새 배터리는 이전 세대 배터리의 두 배이며 실제로 세계 최고의 배터리입니다."2007년 이후 구조 배터리 연구에 참여해 온 Asp는 이렇게 논평했다.

상업화의 진전

처음부터 최종 목표는 상업화에 적합한 성능 수준에 도달하는 것이다.지속적인 연구와 함께 스웨덴 보라스에 위치한 Chalmers Venture 회사 인 Sinonus 설립을 통해AB，시장과의 연계가 더욱 긴밀해지다.

진전에도 불구하고 소형 실험실에서 가전제품이나 자동차를 소비하는 데 필요한 대규모 제조로 생산을 확대하는 데 더 많은 엔지니어링이 필요하다.

　　Leif Asp는 "무게가 현재 절반에 불과한 신용카드 같은 휴대전화나 노트북이 가장 빨리 가능하다고 상상할 수 있다"며 "자동차나 비행기의 전자기기 등 부품이 구조전지에 의해 전력을 공급받을 수도 있다. 운송업계의 도전적인 에너지 수요를 충족시키기 위해 많은 투자가 필요하겠지만 이 기술이 가장 큰 역할을 할 수 있는 곳이기도 하다"고 말했다.