전기 자동차의 배터리 팩은 최악의 셀만큼 성능이 좋습니다. 이는 실제 엔지니어링 문제이며 Nature Energy에 발표된 새로운 연구에서는 차량 수명 동안 운전자에게 비용이 얼마나 드는지 실제 수치를 제시했습니다. 우리 대부분이 추측하는 것보다 더 많은 것으로 밝혀졌습니다.
연구자들은 왜 이것을 파헤쳤는가?
EV 배터리 팩은 수백 개의 리튬 이온 셀이 나란히 작동하여 제작됩니다. 제조업체는 각각의 제품이 동일하게 작동하도록 노력하지만 용량과 저항 면에서 작은 차이가 초기에 나타나며 시간이 지날수록 더욱 넓어집니다.
Chalmers University of Technology, Chinese Academy of Sciences, Beijing Institute of Technology 및 Zeekr Technology Europe의 연구원들은 이러한 “셀 간 불일치”로 인해 발생하는 비용에 대해 실제 수치를 계산하고 싶었습니다. 따라서 실험실 테스트 대신 NMC 배터리를 사용하는 승용차 116대와 LFP 배터리를 사용하는 전기 버스 17대에서 작동 데이터를 직접 가져왔습니다. 이 데이터는 3년 넘게 추적되었으며 일부 차량은 약 300,000km를 기록했습니다.
공동 저자인 Changfu Zou는 TechXplore와의 인터뷰에서 “전기 자동차 배터리 팩에는 함께 작동해야 하는 많은 셀이 포함되어 있지만 이러한 셀은 시간이 지나도 동일하게 유지되지 않습니다. 직렬로 연결된 팩에서는 체인이 가장 약한 링크로 인해 제한되는 것처럼 궁극적으로 가장 약한 셀로 인해 성능이 제한될 수 있습니다.”라고 간단히 설명했습니다.
숫자는 실제로 무엇을 보여줬나요?
일관성이 없는 셀은 배터리 팩 수명을 18~23% 단축하고 사용 가능한 전력을 13~15% 줄였습니다. 자동차는 사용 가능한 에너지의 약 5분의 1을 그대로 유지한 채 퇴역했고, 버스는 4분의 1 이상을 남겨두었습니다. 충전 불균형은 거의 문제가 되지 않았으며 사용 가능한 용량이 2% 미만으로 줄었습니다. 진짜 문제는 세포가 단순히 다른 속도로 노화된다는 것입니다.
이를 방지할 수 있는 방법이 있나요?
Zou의 팀은 더 나은 제조 일관성, 더 스마트한 셀 그룹화, 더 선명한 모니터링을 수정 사항으로 지적합니다. 그들은 또한 상태에 따라 개별 셀이 사용되는 방식을 조정하여 범위와 수명을 더욱 늘릴 수 있는 재구성 가능한 배터리 시스템을 탐색하고 있습니다.
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