듀얼 레이어 디자인으로 EV 배터리의 충전량과 주행 거리가 늘어납니다.

런던 퀸메리 대학교 연구원들은 오페란도 이미징을 통해 기본 과학 원리를 기반으로 한 이중층 전극 구성이 자동차 배터리의 주기 안정성과 고속 충전 기능이 크게 향상되고 20~30%의 비용 절감 가능성이 있다는 사실을 발견했습니다. 이 연구는 자연의 나노기술.

이 연구에서 팀은 실리콘 기반 전극과 관련된 중요한 문제를 해결하기 위한 실리콘 기반 복합 전극의 2층 설계를 제시합니다. 이는 차세대 고성능 배터리 개발에 있어 상당한 잠재력을 지닌 상당한 발전을 의미합니다.

자동차 배터리의 발전은 전기 자동차(EV)의 출현 이후 주행 거리 연장과 고속 충전에 대한 요구가 증가하면서 지난 20년 동안 이루어졌습니다.

실리콘 전극은 10배 더 높은 이론 용량을 제공하고 더 빠른 충전을 가능하게 합니다. 그러나 충전 및 방전 주기 동안 최대 300%의 상당한 부피 변동으로 인해 광범위한 사용이 제한되어 급격한 성능 저하와 수명 제한이 발생합니다.

연구자들은 다방향 다중 모달 오페란도 이미징 기술을 사용하여 흑연/실리콘 복합 전극의 전기-화학-기계 역학에 대한 놀라운 통찰력을 발견했습니다.

이러한 향상된 기계적 통찰력을 기반으로 새로운 이중층 아키텍처가 제안되었습니다. 이는 재료 설계의 중요한 과제를 해결하고 기존 제제보다 훨씬 더 높은 용량과 감소된 저하를 나타냅니다.

이 연구에서는 처음으로 다중 모드 오페란도 기록 기술을 포함하여 단일 입자부터 완전한 전극까지 다양한 길이에서 미세 구조 설계와 전기 화학 기계 성능 간의 상호 작용을 시각화합니다..

박사. Xuekun lu, 연구 리더, Queen Mary University of London

박사. Lu는 이 연구가 3D 복합 전극 아키텍처를 만들어 자동차 배터리의 에너지 밀도, 충전 속도 및 수명의 경계를 넓히고 잠재적으로 전기 자동차의 대규모 채택을 가속화할 수 있는 새로운 기회를 제공할 것이라고 믿습니다.

고 실리콘 양극은 자동차 산업과 같은 응용 분야에서 고에너지 밀도 배터리를 위한 중요한 기술 경로입니다. 이 연구는 미세 구조가 성능 및 성능 저하에 어떻게 영향을 미치는지에 대한 훨씬 더 깊은 이해를 제공하고 향후 더 나은 배터리 설계를 위한 기반을 제공할 것입니다.

WMG 고부가가치 제조 캐터펄트 센터 소장 David Greenwood 교수

저널 참고자료:

루, X., 외. (2025) 나노다공성 및 미세 구조 배터리 전극 설계를 위한 흑연/실리콘 복합재의 전기-화학-기계적 공정을 밝힙니다. 자연의 나노기술. doi.org/10.1038/s41565-025-02027-7.