수년 동안 배터리 혁신은 주로 화학에 중점을 두었습니다. 기업들은 오래 지속되는 리튬 이온 전지, 더 안전한 전고체 배터리, 더 저렴한 재료를 추구해 왔습니다. 그러나 이제 좀 더 조용한 혁명이 추진력을 얻고 있으며, 이는 배터리가 설계, 제조 및 장치에 통합되는 방식을 근본적으로 바꿀 수 있습니다.
배터리 내부를 개선하는 대신, 3D 프린팅을 통해 배터리 자체를 교체하려는 스타트업과 연구진이 늘어나고 있습니다. 아이디어는 간단하면서도 야심적입니다. 기존의 원통형 또는 파우치 디자인에 국한되지 않고 사실상 모든 모양이나 구조에 맞는 배터리를 만드는 것입니다.
3D 프린팅 배터리로 새로운 장치 설계 가능
잠재적인 적용 가능성은 상당합니다. 연구원들은 3D 프린팅 배터리를 통해 제조업체가 장치 내부의 사용되지 않는 공간을 에너지 저장 장치로 채워 제품을 더 가볍고, 더 얇고, 더 효율적으로 만들 수 있다고 믿습니다. 스마트 안경은 프레임 내부에 배터리를 숨길 수 있고, 드론은 별도의 배터리 팩에 의존하는 대신 전체 구조를 사용하여 에너지를 저장할 수 있습니다.
이 기술의 장점 중 하나는 유연성입니다. 특정 화학에 의존하는 많은 배터리 혁신과 달리 적층 제조 기술은 리튬 이온, 나트륨 이온, 고체 배터리 및 잠재적으로 미래의 배터리 기술과 함께 작동할 수 있습니다.
해당 분야에 대한 관심이 급속히 높아지고 있습니다. 보고서에 따르면 연구원들은 2025년에만 3D 프린팅 배터리 및 배터리 부품과 관련된 약 25,000편의 논문을 발표했습니다. 그러나 소수의 회사만이 상업적 응용을 모색하기 시작했습니다.
드론, EV, 군사 애플리케이션을 목표로 하는 스타트업
이제 여러 스타트업이 연구실의 개념을 현실 세계로 가져오려고 시도하고 있습니다.
그 중 하나는 전 Formula One 엔지니어 Gabe Elias와 배터리 연구원 Christopher Reyes가 설립한 마이애미 기반 회사인 Material Hybrid Manufacturing입니다. 월스트리트저널(WSJ)의 보고서에 따르면, 회사는 색다른 모양과 구성으로 배터리를 생산할 수 있는 맞춤형 3D 프린팅 시스템을 개발했습니다.
머티리얼은 최근 미 공군과 710만 달러의 초기 자금 조달 라운드와 125만 달러의 계약을 체결했습니다. 이 회사는 Teledyne FLIR의 SkyRaider 드론용 프로토타입 배터리를 개발 중이며 인쇄된 배터리 접근 방식이 동일한 공간을 차지하는 기존 배터리 팩에 비해 에너지 저장량을 35%까지 늘릴 수 있다고 주장합니다.
또 다른 회사인 Sakuu는 다른 접근 방식을 취하고 있습니다. 완전한 배터리를 인쇄하는 대신 전극 생산 중에 사용되는 에너지 집약적 건조 오븐을 제거하여 배터리 제조를 개선하는 것을 목표로 합니다. 회사는 적층 제조 공정을 통해 용제 없이 배터리 부품을 만들 수 있어 잠재적으로 생산 비용과 에너지 소비를 줄일 수 있다고 밝혔습니다.
연구원들은 또한 미래의 달 기지를 위해 시뮬레이션된 달 먼지로 만든 배터리와 차량 프레임의 일부를 구성하는 구조용 배터리를 포함하여 보다 급진적인 개념을 탐구하고 있습니다.
상업적인 채택은 아직 수년이 남았지만 전문가들은 군사 및 항공우주 응용 분야가 첫 번째 입증 근거가 될 수 있다고 믿습니다. 성공한다면 이 기술은 결국 일상적인 가전제품, 전기 자동차, 웨어러블 기기에 적용될 수 있습니다.
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