의심의 여지 없이 우리 모두는 노트북, 하이브리드 및 기타 휴대용 장치의 배터리 수명이 길어지면 이점을 누릴 것입니다. 불행하게도 현재의 리튬 이온 배터리 (LIB)는 그 잠재력에 거의 도달했으며 휴대용 장치의 플러그를 뽑은 상태에서 작동 시간을 늘리는 유일한 방법은 더 큰 배터리를 만드는 것입니다. 그러나 이는 더 가볍고 얇은 장비가 매우 바람직한 업계에서는 실행 가능한 솔루션이 아닙니다. 우리에게는 새로운 것이 필요합니다. 더 큰 에너지 저장 장치를 만들지 않고도 저장 용량을 크게 늘릴 수 있는 방법입니다.
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최근에는 에너지부 태평양 북서부 국립 연구소 기존 하이브리드 또는 노트북 배터리보다 "최소" 두 배 더 많은 에너지를 저장할 수 있는 리튬 이온 배터리에 대한 새로운 변형을 내놓았습니다. 이 경우, 스펀지형 실리콘을 사용하는 방법이 필요하다. 다른 제안된 배터리 향상 "획기적"이 이루어졌으나 일어날 수도 있고 일어나지 않을 수도 있으며 기껏해야 몇 년이 걸릴 수도 있습니다. 그러나 이 방법은 타당성이 높을 뿐만 아니라 배포하는 데 상대적으로 어려움이 없습니다.
왜 실리콘인가?
현재 거의 모든 LIB는 에너지 저장 및 방전에 흑연 전극을 사용합니다. 이러한 기존 LIB는 실리콘 기반 전극보다 10배 적은 에너지를 저장합니다. 수학 공식은 복잡하지만 완벽한 세상에서 실리콘 기반 배터리는 10배의 전력 공급을 제공합니다. 그러나 배터리 화학, 실리콘 전극(때때로 양극s) 현재 표준에 비해 에너지 저장 용량을 두 배 또는 세 배까지 늘릴 수 있습니다.
과거에 실리콘을 사용할 때의 문제점은 너무 많은 리튬 이온을 흡수한다는 것이었습니다. (전력을 저장하고 생성하는 데 필요합니다), 종종 운동 중에 질량이 400%까지 팽창합니다. 충전. 상상할 수 있듯이 이로 인해 배터리 하우징이 파손되는 것을 포함하여(이에 국한되지 않음) 모든 종류의 문제가 발생했습니다. 에너지부의 태평양 북서부 국립 연구소(Pacific Northwest National Laboratory)가 ""메조다공성 실리콘 스펀지” 이는 실행 가능한 30%만 확장됩니다.
간단히 말해서 메조다공성 실리콘 스폰지는 구멍이 뚫린 실리콘 조각입니다. 실리콘은 리튬 이온을 흡수할 때 외부로 팽창하는 대신 구멍을 채워 질량을 증가시킵니다. 30% 확장 한계를 가진 실리콘 기반 전극은 그램당 약 750mAh의 에너지 농도를 포함하며 이는 흑연 기반 전극의 약 2배입니다. 또한 실리콘 전극은 탄력성이 있는 것으로 입증되었습니다. 프로토타입 배터리는 1,000회 충전 후에도 용량의 80%를 유지했습니다.
이 새 배터리는 언제 볼 수 있나요?
에너지부 산하 태평양 북서부 국립 연구소(Pacific Northwest National Laboratory)의 다음 논리적 단계는 더 큰 프로토타입을 만드는 것입니다. 아마도 주류 모바일 장치에 전력을 공급할 수 있을 만큼 큰 프로토타입일 것입니다. 한편, 정부의 과학자들이 계속해서 기술을 개발하기를 기다리는 동안, 실리콘 밸리의 스타트업 회사인 "암프리우스’ 등도 현재 개발 및 상용화 작업을 진행 중이다.
물론 Amprius의 실리콘 기반 리튬 이온 에너지 흡수율은 훨씬 낮습니다(흑연보다 에너지 저장량이 10~50% 더 높음). 결과는 실리콘이 모바일 컴퓨팅 장치에 전력을 공급하는 데 중요한 역할을 할 수 있다는 점을 시사할 만큼 고무적이었습니다. 곧.
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