하이브리드 및 전기 자동차로의 진행은 자동차 기술 진화의 자연스러운 단계처럼 보입니다. 애널리스트들은 조만간 유가와 휘발유 가격이 하락할 것이라고 예측하지 않고 있으며, 자동차 제조업체는 자동차에 동력을 공급하는 차선책을 찾기 위해 적극적으로 나서야 합니다. 최근 주요 완성차 업체들이 공개한 컨셉트카가 정확한 예측변수라면 리튬이온 배터리 (리튬 이온) 그 마법의 총알이 될 수도 있습니다.
예를 들어 Chevrolet Volt . 이것은 40마일(64.3km)을 달리도록 설계된 General Motors의 플러그인 하이브리드 컨셉트카입니다. 완전히 리튬 이온 배터리로 뻗어 있습니다. 그 후, 소형 가스 엔진이 965km를 더 인계합니다. 이는 많은 사람들이 한 방울의 기름도 태우지 않고 일상적인 통근을 마칠 수 있음을 의미합니다. 또한 회사는 2010년까지 이를 대량 생산할 계획입니다.
그리고 Chevrolet만이 리튬 이온 트렌드에 있는 것이 아닙니다. Jeep, Cadillac, Dodge, Land Rover, Chrysler 및 Saturn은 모두 친환경 운전을 위한 리튬 이온 배터리 팩을 탑재한 2008년 컨셉트 자동차를 미리 선보였습니다[출처:Mahoney].
처음에 리튬 이온 배터리에 대해 왜 이렇게 어리둥절합니까? 2008년 6월에 공개된 Toyota Prius와 두 개의 새로운 하이브리드는 니켈-수소화물 배터리를 사용합니다. 가장 최근의 EPA 표준에 따르면 Prius는 갤런당 46마일을 얻습니다. [출처:Fueleconomy.gov].
그러나 에너지 측면에서 리튬 이온 배터리는 더 강력한 성능을 제공합니다. 리튬 이온 배터리는 기존의 납산 및 니켈 금속 수소화물보다 더 작은 공간에 더 많은 에너지를 저장합니다. 리튬은 모든 금속 중에서 가장 높은 에너지 밀도와 전기화학적 잠재력을 갖고 있으며, 이것이 바로 리튬에 지구력을 부여하는 것입니다[출처:Buchmann]. 도로 위의 하이브리드에 사용되는 니켈-금속-수소 배터리도 무거워서 잠재력이 제한되는 반면, 리튬 이온 배터리는 차에 부담을 주지 않고 속도를 높일 수 있습니다. 이 속성 때문에 랩톱, 휴대폰 및 iPod과 같은 많은 소비자 전자 제품에서 더 작은 버전을 찾을 수 있습니다.
그러나 리튬 이온 배터리가 미래의 가솔린이 되기 위해서는 안전, 비용 및 수명이라는 몇 가지 장애물이 있습니다. 다음 페이지에서 안전 문제를 확인하겠습니다.
2006년에 노트북이 폭발적으로 유행했을 때를 기억하십니까? 리튬 이온 배터리였습니다.
과열로 인한 무작위 폭발은 광범위한 문제가 아니었지만 그럼에도 불구하고 1991년 최초의 상용화된 리튬 이온 배터리를 출시한 리튬 이온 배터리 제조업체 Sony는 이 문제로 인해 600만 대 이상의 컴퓨터를 리콜해야 했습니다[출처:Lamb ].
그 이후로 몇 년 동안 리튬 이온 배터리는 안전성에 대한 명성을 완전히 회복하지 못했습니다. 이제 왜 그것을 차 안에 넣는 것이 사람들을 조금 짜증나게 하는지 알 수 있습니다.
폭발 가능성이 있는 이유는 무엇입니까? 리튬 이온 배터리는 전해질이라는 얇은 층으로 양극과 음극을 분리하여 작동합니다. . 전해질은 천공되어 리튬 이온이 챔버의 한쪽에서 다른쪽으로 통과하여 전류를 생성합니다. 제조 공정에서 발생하는 작은 금속 조각이 구멍에 끼어 이온이 자유롭게 흐르지 못하게 할 수 있습니다. 압력과 열이 축적되어 폭발을 일으킬 수 있습니다. 또한 이온이 너무 빨리 움직이면 과열될 수도 있습니다.
그렇다면 순수 전기 Tesla Roadster는 큰 폭발의 위험 없이 후드 아래에 6,831개의 리튬 이온 배터리를 포장할 수 있습니까? 자동차를 추진하는 Tesla의 에너지 저장 시스템에는 배터리가 과열되지 않도록 하는 냉각 시스템이 장착되어 있습니다. 또한 이온의 흐름 속도를 조절하여 이온이 너무 빨리 재충전되거나 방전되는 것을 방지합니다.
자동차 회사와 과학자들은 리튬 이온 배터리의 광범위한 잠재력을 깨닫고 안전 위험을 줄이는 방법을 찾는 데 시간과 돈을 투자했습니다. 예를 들어, 나노기술 , 원자와 나노구조에 대한 연구는 그러한 위험한 폭발을 예방할 수 있을 것입니다. 나노인산염과 같은 새로운 나노물질은 전통적인 리튬 이온 전해질인 흑연처럼 단락되기 쉽지 않습니다[출처:Peter].
시간과 돈에 대해 말하자면, 리튬 이온 배터리가 소비자 자동차 시장에 본격적으로 진입하기 전에 더 저렴하고 오래 지속되어야 합니다. 다음 페이지에서 그 이유와 방법을 알아보세요.
과거의 전기 자동차오늘날의 전기 자동차에 대한 추진력은 혁명이라기보다 부흥에 가깝습니다. 사실, 전기 객차는 내연 기관보다 훨씬 이전인 1800년대 초반에 있었습니다. 우리 시대에는 Toyota와 General Motors 모두 90년대 후반에 전기 자동차 모델을 내놓았지만 결국 생산을 중단했습니다.
GM EV-1:General Motors는 1996년에 이러한 전기 세단을 소량 출시했지만 임대용으로만 제공되었습니다. 개발에 10억 달러를 지출한 것으로 보고된 후 2003년에 모든 모델을 철수했습니다[출처:CBS 뉴스]. TIME Magazine은 또한 제한된 범위와 높은 생산 비용 때문에 "역사상 최악의 자동차 50대" 중 하나로 이 차를 선정했습니다[출처:TIME].
Toyota RAV4-EV:친숙한 RAV SUV의 전기 버전. EV-1과 마찬가지로 도요타는 2003년 이 모델의 생산을 중단했다. 회사에 따르면 판매 부진과 전체 차량보다 교체 비용이 더 많이 드는 에너지 소모 배터리의 비실용성 때문에 자동차를 통조림으로 만들었다 [출처:도요타] .
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Tesla Roadster는 갤런당 256마일을 갈 수 있습니다. 밤새 전원을 연결하기만 하면 주유소에 들르지 않고 최대 402km를 갈 수 있습니다. 하지만 문제가 있습니다. 2009년 모델은 $100,000 이상에 판매됩니다.
그 엄청난 가격의 일부는 세련된 스포츠카 디자인과 편의 시설, 그리고 4초 이내에 시속 0에서 60마일까지 가속하는 힘입니다. 가속력은 최고 성능의 가솔린 스포츠카 중 하나입니다. 그러나 그 힘은 결코 싸지 않습니다. 실제로 리튬 이온 배터리는 니켈-수소화물 배터리보다 4~5배 정도 비싸다[출처:Popely]. 차량용 팩의 가격은 각각 $10,000 ~ $15,000 사이이므로 더 저렴한 대안을 찾는 것이 이를 판매하려는 자동차 회사에게 큰 장애물이 될 것입니다[출처:Popely].
배터리 수명에도 문제가 있습니다. TV 리모컨에 넣는 AA 배터리와 마찬가지로 리튬 이온 배터리도 결국 죽습니다. 사용하지 않더라도 만들자마자 분해되기 시작합니다. 재충전할 수 있지만 제한된 횟수만 가능합니다. 사용할 때마다 점점 더 커지는 작은 구멍이 있는 주전자에 물을 채우려는 것과 같습니다.
우리는 사이클 수명으로 배터리 수명을 측정하거나 배터리를 다 쓰고 충전하고 다시 사용할 수 있는 횟수를 측정합니다. 리튬 이온 배터리를 사용하면 100% 완전히 충전된 배터리에서 시작하여 개별 주기 수명이 더 길어지지만 전체 주기 수는 줄어듭니다. 이러한 이유로 Tesla Roadster는 원래 전력의 95% 이상을 재충전하거나 2% 미만으로 소모하도록 허용하지 않습니다[출처:Eberhard 및 Straubel]. 또한 회사는 배터리 팩이 100,000마일 또는 5년 동안 지속될 것으로 예상합니다. 그 시점에서 배터리를 교체해야 합니다.
안전 문제와 마찬가지로 연구원들은 더 오래 지속되는 리튬 대안을 찾고 있습니다. 그리고 다시 한 번, 나노기술은 잠재적인 솔루션의 무리를 이끌고 있는 것 같습니다. 한 회사인 Altair Nanotechnologies는 2006년에 리튬 티타네이트[출처:Bullis]라는 리튬 이온 배터리보다 훨씬 오래 지속되고 동일한 가격으로 더 빨리 재충전되는 새로운 재료를 발견했다고 발표했습니다. 캐나다 자동차 회사인 Phoenix Motorcars는 주행 거리가 100마일 이상인 전기 자동차 라인에 리튬 티타네이트 배터리를 사용하고 있습니다.
Toshiba는 또한 초기에 자전거 및 건설 차량용으로 급속 충전되는 리튬 이온 배터리를 출시했으며 결국 자동차에서 테스트하려고 합니다[출처:MSNBC]. 2008년 6월 Toyota는 2009년까지 리튬 이온 배터리를 개발하기 위해 현재 하이브리드 배터리를 생산하는 회사와 협력할 계획을 발표하기도 했습니다[출처:Kim].
리튬 이온 배터리 개발에 많은 에너지가 투입되기 때문에 가까운 장래에 자동차에 연료를 공급할 가능성이 매우 높습니다. 미래의 자동차 및 관련 정보에 대한 자세한 내용은 다음 페이지의 링크를 참조하십시오.
