포르쉐의 다가오는 배터리 기술이 어떻게 EV에 혁명을 가져올 것인가?

전고체 배터리의 생산은 아직 멀었지만 포르쉐는 리튬 기반 배터리를 계속해서 개선할 예정이다.

포르쉐의 전동화 노력은 호평을 받았습니다. 타이칸은 특히 운전 경험 측면에서 구입할 수 있는 최고의 전기 자동차 중 하나입니다. 동시에 포르쉐가 e-트론 GT를 위해 아우디에 제공한 J1 플랫폼은 800볼트 아키텍처를 통해 충전하는 동시에 적절한(동급 최고 수준은 아님) 범위를 제공한다는 점에서 뛰어난 성능을 발휘합니다. 포르쉐의 첫 번째 EV 제작 시도는 꽤 성공적이었다고 해도 과언이 아닙니다. EV에 재미있고 역동적인 이미지를 부여한 차량 중 하나이며, 앞으로 몇 년 안에 포르쉐의 전동화 노력에서 더욱 멋진 모습을 기대할 수 있습니다.

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주유소는 여전히 충전소 수보다 많고 서로 멀리 떨어져 있기 때문에 주행 거리에 대한 불안감은 너무나 현실적입니다. 포르쉐가 Cellforce Group 및 Group14 Technologies와 협력하여 리튬 이온 배터리를 더 많이 개선할 것으로 예상함에 따라 이러한 상황은 향후 몇 년 내에 바뀔 것입니다. 리튬 이온 배터리는 다중 구성 요소 시스템입니다. 즉, 이러한 배터리는 대부분 오늘날의 범위, 충전 및 안전 요구 사항을 충족할 수 있지만 다른 구성 요소 중 일부만 변경하면 성능이 크게 향상될 수 있습니다.

예를 들어, 양극은 현재 흑연으로 만들어지고 있지만 다른 대안으로 실리콘이 연구되고 있습니다. 실리콘을 사용하면 리튬이온 배터리의 전체 용량이 늘어납니다. 실제로 포르쉐 엔지니어링의 배터리 셀 전문 엔지니어인 스테파니 에델베르그(Stefanie Edelberg) 박사는 "실리콘은 무게 측면에서 리튬 다음으로 두 번째로 높은 저장 용량을 보여 매우 높은 에너지 밀도를 갖는 셀을 가능하게 하기 때문에 특히 관심을 끌고 있습니다. 게다가 이는 지각에서 두 번째로 흔한 원소입니다."

그렇다면 양극에 실리콘을 사용하는 것이 그렇게 유익하다면 왜 아직 배터리에는 구현되지 않습니까? 문제는 실리콘이 리튬을 흡수할 때 발생하며, 이로 인해 입자 크기가 300% 증가할 수 있습니다. 이로 인해 재료와 전극에 기계적 응력이 발생하여 배터리 수명이 단축됩니다. 따라서 여기의 주요 목표는 양극에 최대 80%의 높은 비율의 실리콘을 사용하는 것입니다. 이것이 바로 Cellforce Group이 현재 포르쉐와 협력하고 있는 것입니다.

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양극의 실리콘 외에도 배터리 패키징을 개선하는 데 도움이 되는 또 다른 기술은 "셀-투-팩(cell-to-pack)" 기술입니다. HIU(Helmholtz Institute Ulm) 소장이자 KIT(Karlsruhe Institute of Technology)의 에너지 저장 시스템 연구 부서 책임자인 Maximilian Fichtner 교수에 따르면 셀을 배터리 팩 자체에 통합하여 "소형"을 제거합니다. 현재 배터리의 부품 크기를 조정하세요." 전통적으로 초콜릿 바 크기의 셀은 개별적으로 연결되었지만 셀-투-팩 방식을 사용하면 길이가 최대 1.20m(3.94피트)에 달하는 셀이 이제 촘촘하게 포장되어 더 많은 저장 공간과 더 나은 냉각 기능을 제공합니다. 더 작거나 더 조밀한 패키지. 실리콘 양극에서 배터리 셀의 고밀도 패키징에 이르기까지 이러한 모든 중기 혁신의 결과로 Fichtner는 미래 포르쉐의 주행 가능 거리가 1,300km(807.78마일) 또는 약 30~50km 증가할 것으로 예상할 수 있다고 말합니다. 퍼센트.

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주행거리가 길다는 것은 전기차 구매자에게 큰 이익이 되겠지만, 충전 속도를 주유량만큼 빠르게 높이는 것도 이익이 될 것입니다. Cellforce 그룹의 최고 운영 책임자인 Markus Gräf는 실리콘을 양극으로 사용하면 22.5분 만에 동일한 작업을 수행할 수 있는 현재 Taycan의 800V 아키텍처에 비해 15분 이내에 10~80%까지 충전 속도를 높일 수 있다고 말합니다. 또한, 양극재에 니켈 비율을 높여 충전 용량을 높일 수 있다. 하지만 충전기가 따라가지 못한다면 높은 전력을 수용할 수 있는 배터리가 있다고 무슨 소용이 있겠습니까? Porsche의 미래 EV 아키텍처는 Taycan의 이미 빠른 270kW DC에 비해 500kW 이상의 DC 고속 충전을 수용할 수 있습니다. 충전기가 이러한 전력을 처리하려면 향후 충전소에서 500kW의 전력을 모두 효율적이고 지속적으로 배터리에 전달할 수 있도록 능동 냉각이 필요합니다.