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[IEEE, EV 배터리는 예상보다 훨씬 오래 지속된다] 수명 연장으로 전기자동차 수용 확대될 듯. Nature Energy는 EV 배터리가 이전 실험실 기반 추정치보다 38% 더 오래 지속될수있다고 제안

박민제 | 기사입력 2025/01/30 [08:16]

[IEEE, EV 배터리는 예상보다 훨씬 오래 지속된다] 수명 연장으로 전기자동차 수용 확대될 듯. Nature Energy는 EV 배터리가 이전 실험실 기반 추정치보다 38% 더 오래 지속될수있다고 제안

박민제 | 입력 : 2025/01/30 [08:16]

 

EV 배터리는 예상보다 훨씬 오래 지속됩니다 수명 연장으로 전기자동차 수용 확대될 듯

 

스탠포드 대학 의 새로운 연구 에 따르면, 실제 주행의 리듬은 EV 배터리가 실험실 테스트의  예측을 훨씬 뛰어 넘어 수명을 가질 수 있게 해준다고 합니다 12월에 발표된 보고서Nature  Energy EV 배터리가 이전 실험실 기반 추정치보다 38% 더 오래 지속될있다고제안합니다. 즉, 운전자는 학계 연구자들이 믿었던 것보다 EV 에서 최대 314,000km(195,000마일) 더 많은 것을 얻을 수 있다는 것.

 

 

스탠포드 대학의 에너지 과학 및 공학과 조교수이자 논문 의 공동 저자인 시모나 오노리는 더 긴 수명이 EV의 재정적  이점을 내연  기관  차량 과 비교하는 잠재적 구매자의 우려를 완화할 수 있다고 말합니다 . 또한 EV 에 대한 증가하는 수요를 충족하는 데 필요한 천연 자원 의 양을 줄일 수도 있습니다 이 모든 것이 EV에 대한 더 큰 수용과 더 강력한 중고 시장 으로 이어질 수 있다고 오노리는 말합니다.

 

학계 연구자들의 이전 추정치는 테스트 프로토콜이 실제 주행을 시뮬레이션하지 않았기 때문에 배터리  수명을 과소평가했습니다. 일반적으로 연구자들이 실험실에서 배터리 셀 노화를 테스트할 때, 그들은 일정한 속도로 셀 을 지속적으로 충전하고 , 완전히 방전한 다음, 다시 지속적으로 충전하는 정전류 사이클링 기술을 사용합니다. 하지만 이 접근 방식은 EV 배터리가 실제로 견뎌내 는 빈번한 가속, 제동 및 주차 와는 전혀 다릅니다 . 

 

" 방전이 현실적일수록 수명의 이득이 커집니다." Onori와 그녀의 공동 저자들은 논문에서 결론을 내렸습니다 . "이러한 결과는 정전류 사이클링이 현실적인 사용 조건을 대표하지 않는다는 것을 확인합니다."

 

자동차 회사는 일반적으로 EV 배터리에 대해 100,000마일 (160,000km) 보증을 제공합니다. 배터리는 이보다 더 오래 지속될 수 있지만 건강 상태는 감소합니다. 연구자들은 화학 코팅 , 무선 모니터링 시스템 및 기타 전략을 사용하여 EV 배터리 지속 시간과 범위를 개선할 방법을 모색하고 있습니다.

 

 

 

실제 테스트에서 EV 배터리 수명이 더 길어짐

연구자들은 18년 이상 지속될 수 있는 제품의 수명을 테스트할 때 지름길을 찾아야 합니다. 학계 연구자들은 일반적으로 배터리 테스트 에 정전류 사이클링 방식을 사용했는데 , 이는 프로세스를 압축하고 개인 차량에 비해 지속적으로 작동하고 짧은 시간 동안 쉬는 대중 교통 및 산업용  차량 과 같은 일부 EV 용도를 모방합니다 . 그러나 개인 차량 운전을 시뮬레이션하고 비교적 빠르게 작업을 완료하는 기술이 필요하다고 스탠포드 연구자들은 말합니다 .

 

“우리는 배터리 수명을 살펴보는 다른 방법을 연구실로 가져와야 합니다.”오노리는 말한다. 그녀와 스탠포드의 재료 과학자인 공동 저자 윌리엄 추 에 (William Chueh)는 테스트 프로토콜을 변경하는 것에 대한 의견을 교환하다가 새로운 것을 시도하기로 결정했다고 그녀는 말한다.

 

연구자들은 전극을 펀칭하고 리튬 금속 상대 전극이 있는 파우치에 밀봉하여 테스트를 위한 셀을 준비합니다. 그런 다음 셀을 순환시켜 저속 전압  프로파일을 수집합니다 . Alexis Geslin, Le Xu, et al.

 

 

그들은 세 가지 프로토콜을 개발하여 이를 정전류 사이클링의 표준 관행과 비교했습니다. 한 프로토콜은 실험실에서 휴식 기간과 짧은 충전 및 방전 펄스를 사용하여 셀을 테스트했습니다. 충전 펄스는 운전자가 차를 멈출 때 배터리에 약간의 에너지를 되돌려주는 재생 제동을 모방하기 위한 것이었습니다.

 

두 번째 프로토콜은 실제 주행 정보를 기반으로 합성 데이터 세트를 생성했고 , 세 번째 프로토콜은 연구자들이 도시 와 고속도로 환경 에서 작동하는 자율 주행 EV에서 수집한 데이터를 사용했습니다 . 연구자들은 배터리 셀의 다양한 형태의 저항을 주기적으로 측정하여 셀의 마모를 평가했습니다 .

 

새로운 테스트 방법은 기존 모델 에 도전합니다

연구자들은 데이터를 평가하기 위해 각 프로토콜에 대해 세 가지 다른 방전 속도 또는 C-rate에서 시간에 따른  저하를 그래프로 나타냈습니다. 그들은 표준 프로토콜과 비교했을 때 새로운 프로토콜 각각에서 저하가 덜 심하다는 것을 발견했는데, 이는 배터리 수명이 더 길다는 것을 의미합니다.

 

게다가 데이터 에서 최적의 방전 속도가 나타났습니다 . 배터리 수명이 증가했습니다.배터리 셀이 4~5시간 연속 사용 시 용량을 방전할 때 가장 많음 - C-rate는 C/4~C/5 사이입니다. 배터리 화학 및 재료 와 같은 설계 요인은 배터리 방전 속도에 영향을 미치며, 차량의 무게와 엔진 마력에 따라 차량을 움직이는 데 필요한 특정 전력 도 영향을 미칩니다.Onori는 추가 연구를 통해 EV 제조업체가 특정 차량 모델 에 대한 배터리 방전율을 최적화할 수 있는 경로를 제공할 수 있다고 말합니다.

 

펜실베이니아 주립 대학 의 기계 공학 교수인 크리스 란 은 이 연구에 참여하지 않았지만, 이 결과를 "흥미진진하고" "매우 놀랍다"고 불렀습니다 . 배터리 전문가들은 연속 충전 모델보다 C-rate가 높은 간헐적 충전 펄스가 표준 절차보다 배터리를 더 빨리 노화시킬 것으로 예상할 것입니다. 그는 데이터가 그런 종류의 노화를 반영하지 않았다는 사실이 추가 연구에 큰 기회가 될 것이라고 말합니다. 란은 "그게 진짜 요점입니다."라고 말합니다. "우리는 이 배터리가 어떻게 노화되는지 정말로 이해하지 못합니다."

 

 

 
 
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