신기술로 해결되는 과제
리튬이온 기술 개발을 위해 세 명의 과학자가
전기차용 배터리, 창고개발기술과 우주 산업은 훨씬 더 빠르게 발전하고 있습니다. 대중 시장에서도 기술적 혁신이 일어날 것이지만, 이를 위해 모바일 장비 제조업체는 기기 자율성을 부가가치의 핵심 요소로 선택해야 합니다. 그러나 기다림은 길다. 국제에너지기구(International Energy Agency)는 리튬 배터리가 향후 수십 년 동안 지배적인 기술로 남을 것이라고 추정합니다. 새로운 개발은 2025년 이전에 시장에 출시될 것으로 예상됩니다. 하지만 현재 미래 변화를 위한 기반이 마련되고 있으며, 주요 트렌드는 고속 충전 기술, 크기 감소, 배터리 수명 연장과 관련이 있습니다.
고속 충전을 위한 스타트업
고속 충전 기술에는 세 가지 주요 기능이 있습니다.순간: 전하 알고리즘, 에너지 매개변수 및 도체 단면. 모바일 기술에 대해 이야기하는 경우 충전이 다양한 커넥터와 케이블을 의미하지는 않습니다. Type-C가 업계 표준이 되었기 때문에 Power Delivery 및 Quick Charge와 같은 충전 알고리즘이 대두되고 있습니다.
그들의 주요 임무는 더 많은허용 전류 강도(최대 3A)를 초과하지 않고 동일한 와이어를 통한 에너지의 양. 그러나 장치는 충전 중에 과열되어서는 안 되므로 오늘날에는 충전 전압을 높이는 것뿐만 아니라 점차적으로 전력을 줄이는 특수 알고리즘(배터리가 충전 수준을 복원함에 따라) 개발에 중점을 둡니다. 또한 급속 충전 기술은 특정 제조업체의 생태계에 소비자를 "결합"시키는 포인트 중 하나가 되고 있습니다.
캐나다 스타트업 GBatteries가 해결하려고 합니다.인공 지능을 사용하여 충전을 신속하게 보충하는 작업. 끊임없이 변화하는 전류의 연속적인 마이크로 펄스 덕분에 고속 충전이 이루어집니다. 충전소에는 스마트 알고리즘이 내장되어 있습니다. 이 알고리즘은 다음 펄스를 보낼 시기를 결정하고 배터리에 손상을 주지 않도록 전압 수준을 결정합니다. 이 기술은 현재 세대의 리튬 이온 배터리와 결합할 계획입니다. 아이디어 덕분에 전기 자동차의 배터리는 5-10분 안에 충전할 수 있을 것으로 계획되어 있습니다. 캐나다인들은 다른 장비를 위한 충전소도 개발하고 있습니다.
고속 충전 기술 제공 및이스라엘 스타트업 스토어닷. 충전기의 작동 방식을 수정하는 대신 배터리 자체의 화학적 성질에 눈을 돌렸습니다. 흑연 대신 주석, 게르마늄 및 실리콘이 유기 화합물과 함께 사용됩니다. 전기 스쿠터에 사용된 배터리는 단 5분 만에 충전되었습니다. 전문가들은 그만큼 빠르게 재충전할 수 있는 휴대폰 배터리를 개발하고 있습니다. 이 스타트업의 투자자에는 Mercedes Daimler와 Samsung이 포함됩니다. 그러나 다시 문제는 가격에 있습니다. 처음에는 배터리가 확실히 저렴하지 않을 것입니다.
초박형 배터리 유망 스타트업
리튬 배터리에 대해 이야기하면 다음 작업약 1mm 두께의 배터리를 생산하는 것은 상당히 실현 가능합니다. 그러나 용량을 유지해야 하는 경우 배터리의 활성 물질의 물리적 부피는 변경되지 않은 상태로 유지되어야 합니다. 그 결과 얇지만 매우 넓은 배터리가 탄생했습니다. 동시에 장치의 에너지 효율성 지표는 표준 "상대 부품"보다 낮습니다.
따라서 초박형 리튬 배터리가 요구되고 있습니다.계측의 특정 영역에서만. 대중 시장에 관해서는 소형 장치가 항상 요구됩니다. 예를 들어, 연방 유통 네트워크 Energon의 외부 배터리 라인에서 Revolter 5000 모델은 두께가 5mm에 불과하며 이러한 치수는 이미 소비자가 초박형 형식으로 인식하고 있습니다.
절약할 수 있는 기술 중줄어들면서 배터리 용량 - 일본의 신생 기업. 예를 들어, 3Dom(도쿄 대학에서 2014년에 등장한 스타트업). 2022년까지 계획에는 동일한 치수로 현대의 리튬 이온 배터리보다 더 효율적인 리튬 금속 배터리 생산이 포함됩니다.
일본 기술은 탄소 대체에 기반을 두고 있다.금속리튬재료. 이러한 화학은 더 높은 에너지 밀도를 제공하지만 동시에 단락 및 화재의 위험도 증가합니다.
스타트업: 긴 서비스 수명
많은 전극 재료를 사용할 수 있으며,LTO 또는 NMC와 같이 뛰어난 사이클링 안정성을 제공합니다. 그러나 비용 때문에 이러한 배터리는 일반 소비자 시장에서 사용할 수 없습니다. 그리고 지금까지는 상황이 곧 바뀔 것이라는 전제 조건이 없습니다.
그러나 변화가 일어나고 있습니다 - 현장뿐만 아니라장치의 화학뿐만 아니라 컨트롤러, 전하 관리, 장치의 에너지 효율성. 함께 작동하면 배터리 수명이 크게 연장됩니다. 대담한 약속을 좋아하는 Elon Musk조차도 완전히 새로운 기술을 찾는 것이 아니라 리튬 이온 배터리를 개선하는 것이 더 유망하다고 인정했습니다.
앞으로 나올 신기술 중에서값비싼 금속이 값싸고 일반적인 물질로 대체되는 배터리를 시장에 제공합니다. 예를 들어, 미국 스타트업 Conamix는 콩고에서 채굴되는 원소인 코발트를 제거하겠다고 약속합니다. 이 공화국 정부는 원자재에 대한 세금을 지속적으로 인상하고 있습니다. 현재 개발을 통해 전기 자동차 배터리에서 이 금속 함량을 20%에서 4%로 줄일 수 있습니다.
배터리가 유망 기술 개발을 방해하는 방법
불행히도, 현장의 느린 진행축전지는 여러 측면에서 관련 산업의 발전을 제한합니다. 스마트폰, 노트북, 전기 자동차는 점점 더 기술적으로 "채워지고" 더 많은 에너지를 필요로 합니다. 예를 들어 활동적인 스마트폰 사용자의 배터리 수명은 6-8시간입니다. 또한 러시아인은 평균적으로 매일 10-12개의 지원서를 엽니다. 이와 관련하여 스마트 폰 개발자는 에너지 절약 프로그램을 선택하고 있습니다. 일부 제조업체는 기본적으로 펌웨어에 응용 프로그램을 빌드하지만 다른 제조업체는 선택을 사용자에게 맡기고 다운로드를 제안합니다. 효율적인 배터리를 사용할 수 있게 되면 프로그램 사용 가능성이 높아집니다.
또 다른 방향은 태양 에너지입니다.대부분의 설치는 많은 공간을 차지하고 비용이 많이 듭니다. 이는 알려진 사실입니다. 태양광 시스템을 배치하는 데 드는 비용의 가장 큰 부분은 에너지를 저장할 배터리 구입과 관련이 있습니다. 따라서 더 저렴하고 에너지 효율적인 스토리지를 사용하면 친환경 기술을 훨씬 더 많이 채택할 수 있습니다.
효율적인 에너지 저장에 대한 검색이 발생하고태양 에너지 분야에서. 예를 들어, 스탠포드 대학의 연구원들은 생물학적 시스템의 사용이라는 대안을 제안합니다. 이 기술은 박테리아 Methanococcus maripaludis를 사용하여 메탄을 추출하는 것과 관련이 있습니다. 그런 다음 기존 인프라를 통해 전력으로 변환할 계획입니다.
외모를 방해하는 데는 여러 가지 이유가 있습니다.새롭고 더 효율적인 배터리. 그 중 하나는 개발 비용이 매우 높다는 것입니다. Lux Research에 따르면 스타트업이 에너지 저장 및 운송 분야에서 새로운 솔루션을 찾는 데 집중하는 데 평균 8년 동안 최대 4천만 달러가 소요됩니다. 예를 들어, 일본 회사인 New Energy & 산업기술개발기구(Industrial Technology Development Organization)는 새로운 유형의 배터리를 만드는 데 9천만 달러를 할당했습니다. 그러나 스타트업은 자금을 찾아야 하는 경우가 더 많습니다. 예를 들어, StoreDot은 크라우드 펀딩으로 전환하여 625만 달러의 투자를 유치했습니다.
새로운 개발의 복제는 더 많은 비용이 듭니다.값 비싼. 새로운 생산 라인을 만들고 관련 문제를 해결하는 데만 약 5억 달러가 필요한 것으로 추산되고 있어 기적처럼 보이는 기술이 항상 빨리 개발되는 것은 아니다.
새로운 기술의 도입은 빠르지 않습니다. 결국 안정적인 리튬이온 배터리가 탄생한지 10년이 넘는 시간이 흘렀다.
참조 :
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