그래핀 배터리 및 기술에 대해 완전히 설명됨

에너지부 산하 PNNL(Pacific Northwest National Laboratory)과 메릴랜드주 Jessup 소재 Vorbeck Materials Corp.에서 개발한 배터리 소재를 통해 리튬 이온 배터리를 사용하는 전동 공구 및 기타 장치를 충전할 수 있습니다.단 몇 분 만에 시간보다는. 또한, 그래핀 배터리 기술은 새로운 리튬 이온 배터리 솔루션에 탄소 대신 실리콘 양극을 사용하여 용량 증가를 약속합니다.

또한 Positec(Worx, Rockwell 및 Kress 제조업체)과 같은 여러 제조업체에서는 이미 일부 휴대용 전동 공구에 일부 그래핀 배터리 기술을 사용하고 있습니다.

그래핀은 탄소 원자의 단일 층으로 존재합니다. 이 원자들은 조직화된 육각형 패턴으로 배열되어 있습니다. 그래핀은 몇 가지 장점을 제공하는 독특한 물리적, 화학적 특성을 지닌 거의 "2차원" 물질로 존재하며 여기에는 높은 전기 전도성, 우수한 기계적 강도 및 높은 열 전도성이 포함됩니다.

실제로 그래핀은 구리보다 전기 전도성이 100배 더 효과적입니다! 또한 실리콘보다 최대 140배 빠른 속도로 전자를 전달합니다. 이것이 바로 배터리를 더 빨리 충전하는 방법을 찾는 데 그래핀 소재가 매우 중요한 이유입니다.

제조업체(및 과학자)는 그래핀을 광범위한 응용 분야에 유망한 소재로 간주합니다. 연구와 오늘날 어떻게 사용되는지를 바탕으로 전자, 에너지 저장 및 복합재에서 매우 중요한 역할을 할 수 있습니다. 그래핀의 고유한 특성을 고려하면 실제로 최고의 전동 공구에서 사용할 수 있는 에너지 저장 및 전력 밀도에 혁명을 일으킬 가능성이 있습니다.

그래핀 배터리의 발명은 단일 원자 형태의 그래핀을 얻는 방법을 발견하면서 시작되었습니다. 이는 일반적으로 영국 맨체스터 대학의 연구팀에 기인합니다. 노벨상 수상자 안드레 가임(Andre Geim) 경과 러시아-영국 물리학자 콘스탄틴 노보셀로프(Konstantin Novoselov)가 이끄는 팀은 2004년에 그래핀의 몇 가지 흥미로운 특성을 발견했습니다.

Andre와 Kostya의 주간 "금요일 밤 실험" 중 하나에서 두 과학자는 접착 테이프를 사용하여 벌크 흑연 덩어리에서 일부 조각을 제거했습니다. 일부 플레이크가 다른 플레이크보다 얇다는 것을 알아차린 그들은 실험을 계속했습니다. 흑연 조각을 반복적으로 분리함으로써 그들은 결국 원자 하나 두께의 조각을 만들었습니다! 이 실험으로 그래핀이 최초로 분리되는 사례가 탄생했습니다.

Vorbeck Materials Corp.은 프린스턴 대학의 화학 및 생물 공학 교수인 Ilhan Aksay와 협력했습니다. PNNL(Pacific Northwest National Laboratory)은 초박형 탄소 원자 시트인 그래핀이 소량의 리튬 이온 배터리의 전력 및 사이클링 안정성을 획기적으로 향상시킬 수 있음을 보여주었습니다. 또한 높은 에너지 저장 용량을 유지하면서 이를 수행할 수 있습니다.

2016년 베이징에 본사를 둔 Dongxu Optoelectronic Technology는 4800mAh G-King 배터리를 선보였습니다. 이 노트북 스타일 배터리는 15분 이내에 재충전되며 최대 3500사이클을 지원합니다.

2017년 삼성종합기술원(SAIT)은 '그래핀 볼'을 발표했다. 이 독특한 배터리 소재는 표준 리튬 이온 배터리보다 최대 5배 빠른 충전 속도와 함께 저장 용량이 45% 증가한 것으로 나타났습니다.

새로운 기술은 EV뿐만 아니라 모바일 장치에도 큰 이점을 약속합니다. 그래핀 볼이 섭씨 60도의 안정적인 온도를 유지할 수 있다는 사실을 알게 되면 EV 시장은 상당한 의미가 있습니다.

삼성전자는 그래핀을 3차원 형태로 합성해 배터리에 적용하는 방법을 개척했다. 저렴한 실리카(SiO2)를 사용하여 이를 수행했습니다. 연구진은 이 '그래핀 볼'을 리튬이온 배터리의 양극 보호층과 음극 소재 모두에 적용했다.

표준 리튬 이온 배터리는 전력 밀도가 계속해서 증가하고 있지만 충전 시간을 줄이는 데 있어 획기적인 도약을 이루지 못했습니다. 그래핀 배터리는 표준 리튬 이온에 비해 두 가지 주요 장점이 있습니다.

작동 방식은 간단합니다. 적어도 이론상으로는 그렇습니다. 그래핀 기반 배터리의 사용은 완전히 새로운 방향입니다. 배터리 셀이 더 빨리 충전됩니다. 리튬 이온 배터리는 액체 전해질을 사용하여 양극과 양극 사이에 리튬 이온을 전달하는 방식으로 작동합니다. 특히 재충전 단계에서는 일정 시간이 걸립니다.