미래는 저 위에 있습니다. 리튬 이온 배터리는 미래를 어떻게 바꿀까요?

著者：Iflowpower – Dodavatel přenosných elektráren

지난 수십 년 동안 전기 자동차는 대규모로 개발되었습니다. IEA의 예측에 따르면, 2030년까지 전 세계 전기차 보증 규모는 2017년 370만 대에서 1억 3,000만 대로 늘어나고, 연간 판매량은 2,000만 대에 이를 것으로 예상된다.

150만명. 이 시나리오에서 연간 신규 배터리 용량은 2017년 68GW W11에서 775GW로 증가하고, 그 중 84%는 경차에 사용될 것입니다.

우리나라, EU, 인도, 미국의 수요는 각각 50%, 18%, 12%, 7%를 차지했습니다. 지난 20년 동안 생산 규모가 커지면서 전기 자동차의 주요 배터리인 리튬 이온 배터리 기술이 크게 향상되었고 가격도 급격히 떨어졌습니다. 따라서 전기 자동차의 비용 효율성은 연료 자동차에서 시작됩니다. 주요 추진 요인 1990년 이래로 리튬 이온 배터리는 가전제품, 에너지 저장(가정용, 공공 서비스), 전기 모터 산업 등에서 널리 사용되어 왔습니다.

생산규모가 커지면서 성능도 크게 향상되었고, 가격도 상당히 낮아졌습니다. 미래. 화학소재

배터리 성능은 분극 재료의 영향을 받습니다. 양극재는 리튬니켈망간코발트(NMC), 리튬니켈코발트알루미늄산화물(NCA), 리튬망간산화물(LMO) 및 리튬철인산(LFP) 등을 엄격히 포함하고 있으며, 대부분의 양극재는 흑연을 사용하며, 중형차의 수명은 리튬티타네이트(LTO)를 사용한다. NMC와 NCA 기술은 에너지 밀도가 더 높아 경량 배터리 시장을 장악하고 있으며, LFP는 에너지 밀도가 낮지만 더 긴 사이클 수명과 안전 성능이 있어 대형 전기 자동차(즉, 승용차)에 사용되는 화학 소재로 각광받고 있습니다.

화학 소재는 배터리 비용에 큰 영향을 미치며, 다양한 화학 소재를 사용하고 있으며 가격 차이가 20%에 달할 수 있습니다. 배터리 용량 및 크기. 전기차 배터리 용량은 매우 다릅니다. 우리나라 소형 전기차 3대의 배터리 용량은 18입니다.

3 ~ 23 kWh; 유럽과 북미의 중형 자동차 배터리 용량은 23 ~ 60 kWh; 대형 자동차 배터리 용량은 75 ~ 100 kWh입니다. 배터리 용량이 클수록 비용은 낮아집니다. 70kW 중국 배터리 유닛의 에너지 비용은 30kW보다 25% 낮을 것으로 추산됩니다.

가공 규모. 장다의 규모화로 규모의 경제를 실현하는 것도 중요한 요소 중 하나이다. 현재 일반적인 생산 범위는 약 0입니다.

5 ~ 8 JW/년, 대부분 생산량은 약 3GW/년입니다. 일반적인 전기차 용량이 20~75kWh라고 가정할 때, 단일 공장의 생산량은 연간 6,000~40만개의 배터리팩을 생산하는 것과 같은 수준이다. 현재 독일, 미국, 우리나라, 인도 등지에서 대량 생산이 가능한 대형 배터리 공장이 새로 건설 중이며, 테슬라의 슈퍼 팩토리는 연간 생산량이 35GW에 달할 것으로 전망된다.

충전 속도. 현재 기술로는 40~60분 안에 80%를 충전할 수 있습니다. 이러한 항소로 인해 전극의 두께가 줄어드는 등 배터리 설계가 복잡해져 배터리 비용이 증가하고, 배터리의 에너지 밀도가 낮아져 배터리 수명이 짧아졌습니다.

미국 에너지부의 분해 보고서에 따르면 400킬로와트 충전을 수용하기 위해 배터리 설계가 변경되면서 배터리 비용이 증가할 것으로 예상된다. 재료혁명의 주요 추세는 IEA의 분해에 기초할 것이며, 리튬이온 배터리는 20년 이내에도 여전히 우세를 보일 것이지만, 그 화학재료는 점차 변화할 것이다. 2025년 이전에는 코발트 함량이 낮고 에너지 밀도가 높으며 양극재로 리튬 니켈 망간 코발트(NMC) 811 등을 사용한 차세대 리튬 이온 배터리가 출시될 예정입니다.

대량 생산에 들어가게 됩니다. 흑연 양극에 소량의 실리콘을 첨가하면 에너지 밀도를 50%까지 높일 수 있으며, 더 높은 전압을 견딜 수 있는 전해질 염도 성능 향상에 도움이 됩니다. 2025년에서 2030년 사이에 리튬 금속은 양극, 흑연/실리콘 복합 소재는 음극으로 사용되어 리튬 이온 배터리가 설계 단계에 들어갈 수 있으며, 에너지 밀도와 배터리 안전성을 더욱 개선하기 위해 고체 전해질을 도입할 수도 있습니다.

또한, 리튬 이온 기술은 다른 에너지 밀도와 더 낮은 이론적 비용으로 리튬 공기, 리튬 유황 등으로 대체될 수도 있습니다. 하지만 이들 기술의 개발 수준은 아직 매우 낮으며, 실제 성능은 아직 탐구 단계에 있습니다. 2018년 7월 26일자 Nature Journal에 게재된 "리튬이온배터리를 재설계하기까지 10년이 남았다"라는 제목의 기사에서는 리튬이온배터리의 성능과 가격의 진화가 더디다는 점을 지적했습니다.

이렇게 야기된 상기 문제점은 다음과 같다. 전극 물질의 결정 구조에서 저장할 수 있는 전하량이 이론적인 최대치에 빠르게 접근한다. 시장에서의 상승은 지속되어 큰 가격 하락을 가져오기 어렵다. 더 나쁜 것은 코발트, 니켈과 같은 전극 재료가 매우 부족하고 가격이 비싸다는 것이다. 새로운 변화가 없다면 2030~2037년(또는 그 이전)쯤에 코발트와 니켈 수요가 증가할 것으로 예상된다.

수확량을 초과함. 반면, 철, 구리, 주석 등과 같은 새로운 대체 전극 물질은 아직 초기 연구 단계에 있습니다. 이 기사에서는 재료 과학자, 엔지니어, 자금 지원 기관에 철, 구리 및 매장량과 같은 다른 재료를 기반으로 하는 전극 재료에 대한 연구를 늘릴 것을 촉구하고 있습니다.

그렇지 않으면 전기자동차의 대량 개발이 제한될 것입니다. 경제적 掂 掂 影响 因 紧 因 因 因 因 因: 因::: 程: 程: 里 行 里 里 里 里 里 (程 (里 行 里 (里, 里, 里, 里 (里, 里,. 배터리 가격 측면에서 보면, 연간 70~35kWh/년인 배터리가 있는데, 배터리 용량이 70~80kWh/년이면, 배터리 용량당 비용은 70~80kWh이고, 2030년 비용은 kWh당 100~122달러로 낮아질 수 있는데, EU(93달러/kW), 우리나라(116달러/kW), 일본(92달러/kW)의 비용과 매우 비슷합니다.

전기자동차와 연료열차의 가격 격차는 점차 줄어들겠지만, 배터리와 가솔린 가격이 차체 크기를 초과하고 있다. 예를 들어, 배터리 가격이 kWh당 400달러라면 전기 자동차는 경쟁력이 매우 높고, 연료 차량은 더 경제적일 것입니다. 전기자동차 배터리 가격이 낮고, 휘발유 가격이 비싸고, 일일 주행거리가 높으면 소형연료차보다 소형 전기자동차나 플러그인 하이브리드차를 선택하는 것이 경제적이다.

예를 들어, 배터리 가격이 kWh당 120달러이고, 가솔린 가격이 오늘날보다 높다면, 장기 주행 거리에 관계없이 순수 전기 자동차가 더 경제적인 선택이 될 것입니다. 배터리 가격이 kWh당 260달러, 주행거리가 연간 35,000km 이상이고, 석유 가격이 리터당 1.5달러에 달한다면 더 경제적인 선택입니다.

대형 전기 버스의 경우 배터리 가격이 kWh당 260달러 미만이면 연간 주행거리 4~5만km의 전기 버스는 디젤세 제도가 높은 지역에서 가격 경쟁력을 갖출 수 있습니다.