다가오는 11월 24일 수요일, Driving into the Future의 최신 라운드 테이블에서 캐나다 배터리 생산의 미래가 어떤 모습일지 논의할 것입니다.2035년까지 모든 자동차가 전기 자동차가 될 것이라고 진정으로 믿는 낙관론자이든, 우리가 그 야심찬 목표에 도달하지 못할 것이라고 생각하든, 배터리로 구동되는 자동차는 우리 미래의 중요한 부분입니다.캐나다가 이 전기 혁명의 일부가 되려면 미래에 자동차 전력 시스템의 선두 제조업체가 될 방법을 찾아야 합니다.미래의 모습을 보려면 이번 주 수요일 동부 표준시 오전 11시에 캐나다에서 열리는 최신 배터리 제조 원탁 회의를 시청하십시오.
고체 배터리는 잊으십시오.실리콘 양극에 대한 모든 과대 광고도 마찬가지입니다.집에서 충전할 수 없는 알루미늄-공기 배터리도 전기차 세상을 뒤흔들지 못한다.
구조용 배터리란 무엇입니까?음, 이것은 좋은 질문입니다.다행스럽게도 엔지니어링 전문 지식이 없는 척하고 싶지 않은 저에게는 답이 간단합니다.현재 전기 자동차는 자동차에 장착된 배터리로 구동됩니다.아, 우리는 이러한 품질을 숨길 수 있는 새로운 방법을 찾았습니다. 이 모든 리튬 이온 배터리를 섀시 바닥에 내장하여 이제 EV 디자인과 동의어인 "스케이트보드" 플랫폼을 만드는 것입니다.그러나 그들은 여전히 ​​자동차와 분리되어 있습니다.원하는 경우 추가 기능.
구조용 배터리는 전체 섀시를 배터리 셀로 만들어 이러한 패러다임을 뒤집습니다.꿈처럼 보이는 미래에는 하중을 견디는 바닥뿐만 아니라 차체의 특정 부분인 필라, 지붕, 심지어 연구 기관에서 보여주듯이 가능합니다. 공기 필터 여압실-배터리가 장착되어 있을 뿐만 아니라 실제로 배터리로 구성됩니다.위대한 마샬 맥루한의 말처럼 자동차는 배터리다.
최신 리튬 이온 배터리는 첨단 기술로 보이지만 무겁습니다.리튬 이온의 에너지 밀도는 휘발유보다 훨씬 낮기 때문에 화석 연료 차량과 동일한 범위를 달성하기 위해 최신 EV의 배터리는 매우 큽니다.매우 큽니다.
더 중요한 것은 무겁다는 것입니다.예를 들어 "넓은 하중"에서 무겁습니다.현재 배터리의 에너지 밀도를 계산하는 데 사용되는 기본 공식은 리튬 이온 1kg당 약 250Wh의 전기를 생성할 수 있다는 것입니다.또는 약어 세계에서 엔지니어는 250Wh/kg을 선호합니다.
100kWh 배터리는 Model S 배터리에 연결된 Tesla와 같습니다. 즉, 어디를 가든지 약 400kg의 배터리를 끌게 됩니다.이것은 가장 효율적이고 최고의 응용 프로그램입니다.일반인에게는 100kWh 배터리의 무게가 약 1,000파운드라고 추정하는 것이 더 정확할 수 있습니다.반톤 정도.
이제 최대 213kWh의 온보드 전력이 있다고 주장하는 새로운 Hummer SUT와 같은 것을 상상해 보십시오.장군이 효율성에서 약간의 돌파구를 찾더라도 최고 Hummer는 여전히 약 1톤의 배터리를 끌 것입니다.예, 더 멀리 운전할 수 있지만 이러한 모든 추가 이점으로 인해 범위의 증가는 배터리의 두 배에 비례하지 않습니다.물론 트럭에는 더 강력하고 덜 효율적인 엔진이 있어야 합니다.더 가볍고 더 짧은 범위의 대안의 성능.속도든 연비든 모든 자동차 엔지니어가 말하듯이 무게는 적입니다.
구조적 배터리가 들어오는 곳입니다. 배터리를 기존 구조에 추가하는 대신 배터리로 자동차를 만들면 추가 중량의 대부분이 사라집니다.어느 정도, 즉 모든 구조적 요소가 배터리로 변환될 때 자동차의 항속 거리를 늘려도 무게 손실이 거의 없습니다.
당신이 예상하듯이-왜냐하면 당신이 거기 앉아서 "대단한 생각이군요!"라고 생각하고 있다는 것을 알고 있기 때문입니다-이 기발한 해결책에는 장애물이 있습니다.첫 번째는 모든 기본 배터리의 양극 및 음극으로 사용할 수 있을 뿐만 아니라 충분히 강하고 매우 가벼운 재료로 배터리를 만드는 능력을 마스터하는 것입니다!-2톤 차량과 탑승자를 지탱할 수 있는 구조물로 안전할 것으로 기대됨.
당연하게도 현재까지 Chalmers University of Technology에서 제작하고 스웨덴의 가장 유명한 공대인 KTH Royal Institute of Technology에서 투자한 가장 강력한 구조용 배터리의 두 가지 주요 구성 요소는 탄소 섬유와 알루미늄입니다.기본적으로 탄소 섬유는 음극으로 사용됩니다.양극은 인산철 리튬 코팅 알루미늄 호일을 사용합니다.탄소 섬유는 전자도 전도하기 때문에 무거운 은과 구리가 필요하지 않습니다.음극과 양극은 전해질을 포함하는 유리 섬유 매트릭스에 의해 분리되어 있어 전극 사이에서 리튬 이온을 운반할 뿐만 아니라 둘 사이의 구조적 부하를 분산시킵니다.이러한 각 배터리 셀의 공칭 전압은 2.8볼트이며 현재의 모든 전기 자동차 배터리와 마찬가지로 결합하여 일상적인 전기 자동차에 공통적인 400V 또는 800V를 생성할 수 있습니다.
이것은 분명한 도약이지만, 이러한 첨단 세포조차도 전성기를 맞이할 준비가 전혀 되어 있지 않습니다.에너지 밀도는 무시할 수 있는 킬로그램당 25와트시이며 구조적 강성은 프레임 유리 섬유보다 약간 더 강한 25기가파스칼(GPa)입니다.그러나 스웨덴 국립 우주국(Swedish National Space Agency)의 자금 지원으로 최신 버전은 이제 연구원들이 강성과 에너지 밀도가 있다고 주장하는 알루미늄 호일 전극 대신 더 많은 탄소 섬유를 사용합니다.사실, 이 최신 탄소/탄소 배터리는 킬로그램당 최대 75와트시의 전기와 75GPa의 영률을 생산할 것으로 예상됩니다.이 에너지 밀도는 여전히 기존 리튬 이온 배터리보다 뒤쳐질 수 있지만 구조적 강성은 이제 알루미늄보다 우수합니다.즉, 이러한 배터리로 만든 전기 자동차 섀시 대각선 배터리는 알루미늄으로 만든 배터리만큼 구조적으로 강할 수 있지만 무게는 크게 줄어듭니다.
이러한 하이테크 배터리의 첫 번째 용도는 거의 확실하게 가전 제품입니다.Chalmers의 Leif Asp 교수는 "몇 년 안에 스마트폰, 노트북 또는 전기 자전거를 만드는 것이 현재 무게의 절반에 불과하고 더 컴팩트한 것이 완전히 가능합니다."라고 말했습니다.그러나 프로젝트 담당자가 지적했듯이 "우리는 여기에서 우리의 상상력에 의해서만 제한됩니다."
배터리는 현대 전기 자동차의 기초일 뿐만 아니라 가장 약한 고리이기도 합니다.가장 낙관적인 예측조차도 현재 에너지 밀도의 두 배만 볼 수 있습니다.우리 모두가 약속한 놀라운 범위를 얻고 싶은데 매주 누군가 충전당 1,000km를 약속하는 것 같다면 어떨까요?— 우리는 자동차에 배터리를 추가하는 것보다 더 잘해야 할 것입니다. 배터리로 자동차를 만들어야 합니다.
전문가들은 코퀴할라 고속도로를 포함한 일부 파손된 노선의 임시 복구에는 몇 달이 걸릴 것이라고 말합니다.
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