스타트업인 프리에토 배터리(Prieto Battery)는 리튬 이온 배터리를 처음부터 재구축한 공로로 인지도를 얻었으며 유명 고객도 확보했습니다. 배터리는 불연성이고 구부릴 수 있으며 제조 비용이 저렴하고 이론상 훨씬 오래 지속됩니다 평택휴대폰성지.
회사 설립자이자 CEO이자 CSU 화학과 부교수인 에이미 프리에토(Amy Prieto)는 “우리의 임무는 정말 빠르게 충전하고 많은 에너지를 저장하면서도 환경 친화적인 방법을 사용하는 훌륭한 배터리를 만드는 것”이라고 말했습니다.
배터리에 대해 아는 것이 있다면 그것은 어려운 주문입니다.
마지막 주요 배터리 혁명은 소니가 리튬 이온 배터리를 최초로 상용화한 회사가 된 1990년대 초에 일어났습니다. 오늘날 우리는 이러한 충전식 배터리를 사용하여 스마트폰, 노트북, 전기 자동차에 이르는 모바일 장치에 전원을 공급합니다. 더 빠른 충전 버전을 포함해 많은 개선이 이루어졌지만 좌절도 있었습니다. 특히 지난해 항공사들이 갤럭시 노트 7 휴대폰을 금지하게 만든 삼성의 배터리 폭발 실패가 대표적입니다.
문제는 충전식 배터리가 전력 또는 수명 중 하나만을 위해 제작된 것이지 둘 다를 위해 제작된 것이 아니라는 것입니다. 오래 지속되고 빠르게 충전되는 무선 전동 공구? 벤처 회사가 Prieto에 투자한 Stanley Black & Decker 직원들에게 행운이 있기를 바랍니다.
에코 요인이나 그 부족도 있습니다. 캘리포니아와 같은 주에서는 배터리 내부의 화학 물질이 매립지로 누출되어 지하수 공급을 오염시킬 수 있으므로 배터리를 폐기하는 것은 불법입니다.
그리고 스마트폰을 사용해도 안전 문제가 있습니다.
시장 조사업체인 BCC 리서치의 배터리 분석가 도널드 색스먼은 “가솔린이 담긴 큰 플라스크를 들고 다니는 것과 같다”고 말했다. “물론 당신은 위험을 최대한 줄이고 싶어합니다. 그리고 그들은 그것을 위해 노력하고 있습니다. 그러나 동시에 모든 엔지니어링에서 위험, 성능, 제조, 가격 및 크기의 균형을 유지해야 합니다. 10온스 iPhone에 3파운드 배터리를 원한다면 아마도 많은 것을 포함하는 꽤 안전한 배터리를 만들 수 있을 것입니다. 사람들은 위험을 줄이고 싶어하지만 그것에 응하지 않거나 1,600달러를 지출하지 않을 것입니다.”
배터리는 큰 사업입니다. 소비자기술협회(Consumer Technology Association)에 따르면 지난해 소비자 기기용 1차, 충전용, 특수 배터리 도매 매출은 66억 달러에 달했습니다. 올해 매출은 67억 달러로 성장할 것으로 예상된다.
그러나 변화는 미미했습니다.
PRBA(충전식 배터리 협회)의 전무이사인 George Kerchner는 “1990년대에 리튬 이온이 등장하여 카드뮴을 대체하기 시작했습니다. 향후 5~10년 동안 리튬 이온 배터리를 대체할 수 있는 제품은 없을 것으로 보입니다.”라고 말하면서 최근의 발전은 제조 측면에서 이루어졌다고 덧붙였습니다. “분명히 에너지 밀도가 향상되고 안전성이 향상되는 것으로 보입니다. 하지만 내년에 리튬 이온을 대체하는 새로운 배터리 기술이 등장하는 것은 아닐 것입니다. 업계의 변화는 상대적으로 느립니다.”
배터리가 크게 변하지 않은 것처럼 보이는 또 다른 이유는 배터리를 사용하는 장치의 개선이 더 뒤처지기 때문이라고 오랫동안 업계를 취재해 온 Saxman은 새로운 기술이 차세대 기술이 될 것이라는 데 회의적이라고 말했습니다.
그는 “기술은 수요보다 훨씬 더 느리게 발전하고 있다”고 말했다. “가장 큰 문제는 태블릿, 스마트폰 및 노트북에 점점 더 많은 기능이 추가된다는 점입니다. 전력을 소모하는 GPS 및 무선에 연결되어 있기 때문에 계속해서 더 많은 전력이 필요합니다.”
그러나 Prieto의 기술은 마침내 배터리에 이점을 제공할 수 있습니다. 그 배터리는 매우 유망하여 Stanley Ventures, Intel Capital 및 기타 회사가 회사에 1,000만 달러를 투자했으며 최종 제품의 첫 번째 라인이 되었습니다. 지난 4월, 칩 제조업체를 위한 미세 조정 화학 공정으로 유명한 워싱턴 주 제조업체인 Moses Lake Industries는 Prieto와 협력하여 새로운 배터리를 대규모로 만들었습니다. 첫 번째 상용 프로토타입은 10월에 준비될 예정입니다. 모든 것이 순조롭게 진행된다면 프리에토 배터리는 2020년까지 소비자 제품에 등장하기 시작할 수 있습니다.
배터리를 만든 적이 없는 Moses Lake Industries의 기술 담당 수석 이사인 Mark Willey는 “Prieto의 잠재력은 에너지 밀도와 안전성 때문에 매우 큽니다.”라고 말했습니다. “그들의 기술을 생각해보면 더 작은 폼 팩터에 더 많은 에너지를 담을 수 있고 안전합니다. 구성 때문에 폭발하지 않을 것입니다.”
배터리에 대한 다시 생각하기
Prieto의 배터리가 그토록 특별한 이유를 이해하려면 배터리가 어떻게 생겼는지에 대한 모든 관념을 버려야 합니다.
프리에토 배터리는 매우 얇을 수도 있고 두꺼울 수도 있으며, 섬세한 결혼반지부터 자동차 프레임까지 상상할 수 없는 다양한 모양에 맞게 절단할 수 있습니다. 그러나 얇음이 핵심은 아닙니다. 이는 배터리의 일반적인 레이어를 함께 뭉개서 더 많은 에너지 저장을 허용하고 충전 및 방전 속도를 높이는 방법입니다. 일반적으로 이 둘은 섞이지 않습니다.
“배터리를 정말 빠르게 만들고 싶다면 레이어를 정말 얇게 만들어야 합니다. 하지만 그러면 배터리가 그만큼 많은 에너지를 저장하지 못합니다.”라고 Prieto는 말했습니다. “기존의 2D 아키텍처를 사용하여 이 두 가지 요소를 분리할 방법이 없습니다. 이것이 바로 우리가 개발 중인 것이 3D 배터리인 이유입니다.”
프리에토 배터리는 여전히 배터리의 주요 개념, 즉 배터리의 음극(양극)과 양극(음극)이 전자를 교환하여 에너지를 생성한다는 개념에 의존하고 있습니다.
그러나 3D 아키텍처가 핵심입니다. 기존 배터리에서 사용되는 평평한 금속 시트 대신 Prieto는 폼으로 시작하여 필요한 배터리 화학 층으로 코팅합니다.
기술적으로 Prieto가 3D 배터리를 구축하는 방법은 다음과 같습니다.
1. 구리 폼 기판으로 시작됩니다.
2. 전기 도금 공정을 사용하여 폼은 구리 안티몬화물 양극으로 코팅됩니다.
3. 그런 다음 고체 전해질로 코팅됩니다.
4. 그런 다음 리튬 코발트 산화물 음극 슬러리로 코팅됩니다.
세 개의 개별 층이 폼의 틈과 가장자리로 스며들어 에너지를 저장할 수 있는 표면적이 더 큽니다. 3D 텍스처는 또한 전자가 이동해야 하는 거리를 줄여 충전 및 방전 속도를 높입니다.