니오븀: 몇 분 안에 전기 자동차를 충전하는 데 도움이 되는 화학 물질

역사적인 대학 도시 케임브리지 남쪽의 산업 단지에서 Echion Technologies라는 회사의 연구원들은 고속 충전 차량 배터리를 위한 이상적인 공식을 찾고 있습니다.

많은 정부가 순 제로 탄소 배출이라는 궁극적인 목표를 가지고 있다는 점을 고려하면 이러한 발명은 매우 시의적절할 것입니다.

전기 자동차는 이미 장거리 기능을 갖추고 있습니다. 322km 범위는 드문 일이 아니지만, 완전 충전하려면 몇 시간 동안 전원을 연결해야 합니다.

1시간 이내에 이를 달성할 수 있으면 전국을 횡단하는 여행이 더욱 실현 가능해지며, 따라서 전기 자동차는 소비자에게 더욱 매력적인 전망이 됩니다.

더 빠른 충전은 또한 이동 중에 더 많은 시간을 허용하고 전원 공급 장치에 연결되는 시간을 줄여 전기 버스 또는 배달 밴의 생산성을 향상시킬 수 있습니다.

빠르게 충전할 수 있는 배터리를 사용하면 가공선 장비와 같은 고가의 전기 인프라를 설치하지 않고도 전기 열차를 보다 쉽게 ​​이용할 수 있습니다.

영국 남동부 캠브리지 근처 Sawston에 있는 Echion 본사. 사진: 다니엘 바즐리(Daniel Bardsley) / 더 내셔널

영국 남동부에 위치한 Echion Technologies 본사의 작업은 많은 사람들이 들어본 적도 없는 화학 원소인 니오븀에 중점을 두고 있습니다.

낮은 프로필에도 불구하고 니오븀은 1980년대부터 리튬 이온 배터리 양극(리튬 이온을 수용하는 리튬 이온 배터리의 재료)의 잠재적 재료로 주목을 받아 왔습니다.

전 세계 수많은 기업이 이 금속의 용도를 조사하고 있으므로 스테인리스 스틸에서 가끔 발견되는 이 금속은 전기 운송으로의 전환에 중요한 역할을 할 수 있습니다.

Echion Technologies의 최고 상업 책임자(CCO)인 Benjamin Ting은 "이전에 수행된 작업이 출발점이었습니다. 아직 상업 재료로 최적화되지 않았습니다."라고 말합니다.

"대중 시장에서 사용하기에 적합한 배터리 양극재로 사용할 수 있는 최적의 소재를 찾는 것이 에치온의 초점이었습니다."

많은 연구 및 개발과 마찬가지로 이러한 노력은 힘들지 않더라도 아무것도 아닙니다. 지난 몇 년 동안 Echion Technologies는 1,000개에 가까운 니오븀 기반 양극 후보 물질을 선별하고 "매우 좁은 비율"을 선택했습니다.

회사 직원 30명 중 약 3분의 2를 차지하는 연구 개발 직원은 다양한 비율의 화학 물질 혼합물을 함유한 분말을 생산하고 이를 용광로에서 합성합니다.

그런 다음 분말을 잉크에 혼합하고 호일을 얼마나 잘 코팅하여 전극이 되는지 테스트합니다.

결과 전극은 TV 리모콘이나 은행 카드 리더기에서 사용되는 배터리와 외관상 유사한 수십 개의 작은 동전형 배터리에서 테스트됩니다.

Ting 씨는 "코인 수준에서의 우리의 결과로 인해 다수의 대형 셀 제조업체가 우리의 재료를 사용하여 상업용 형식의 개발을 시작하게 되었습니다"라고 말했습니다.

배터리 성능을 최적화하려면 여러 변수를 저글링해야 합니다. 그 중 핵심은 충전 속도, 에너지 밀도, 전력 밀도, 작동 온도, 배터리가 지속할 수 있는 충전 및 방전 주기 수, 안전성 및 지속 가능성입니다.

더 빠르게 충전되는 배터리는 에너지 밀도가 더 낮은 경우가 많기 때문에 충전 속도와 에너지 밀도를 최적화하는 것이 특히 중요합니다.

호주의 공인 엔지니어인 Mr Ting은 "종종 하나를 최적화하려고 하면 다른 것의 균형을 보게 될 것입니다"라고 말했습니다. "우리는 최고의 균형을 제공한다고 말합니다."

대량 생산 제품으로 실행 가능한 무언가를 만드는 것은 실험실에서 잘 작동하는 재료를 찾는 것에서부터 "큰 단계"입니다. 하지만 회사는 시장에서 매력을 느낄 수 있는 양극재를 개발했다고 조용히 확신하고 있다.

Ting은 "우리가 게임 체인저라고 말하지는 않지만 여러 대규모 산업에 변화를 가져올 수 있다고 생각하고 싶습니다"라고 말했습니다. "우리는 실용적입니다. 이는 장기적인 투자이자 제조에 대한 헌신이기 때문에 새로운 배터리 소재를 사용하려는 사람들에게 자신감을 줍니다."