2012년 만리장성자동차는 리튬이온 배터리 연구개발을 진행하기로 결정하고 배터리 프로젝트팀을 꾸렸다. 이후 세계를 향한 전동화의 약속을 이행하기 위해 파워배터리 사업부를 독립시켜 하이브에너지를 설립했습니다. 변화와 리뉴얼은 허니콤에너지가 처음부터 세운 원칙인 것 같다. 이는 배터리 공장의 결과일 뿐만 아니라 그 뒤에 숨은 자동차 브랜드의 야망이기도 하다.

5월 18일, Great Wall Motors에서 독립된 전력 배터리 회사인 Honeycomb Energy는 코발트 프리 배터리의 공식 출시를 발표했습니다. 이 코발트 프리 배터리는 전통적인 니켈 코발트를 대체하는 진정한 코발트 프리 배터리입니다. 배터리는 망간 배터리의 코발트 성분을 제거하고 음극 재료는 니켈-망간으로만 사용하여 코발트 함량 0이라는 목표를 달성했습니다.

허니컴 에너지는 기자간담회에서 코발트 프리 배터리 2개를 출시했다. 하나는 에너지 밀도 245Wh/kg, 용량은 115Ah다. 항속거리는 600km에 이르며 내년 6월 이전에 공식 양산될 예정이다. 다른 배터리는 용량 226Ah, 에너지밀도 240Wh/kg, 항속거리 880km로 양산된다. 내년 하반기 생산된다.

최근 배터리 제조사들이 코발트 프리 배터리 개발에 힘을 쏟고 있지만 아직까지 코발트 프리 배터리의 실질적인 상용화는 이뤄지지 않았다. 그렇다면 코발트는 배터리에서 정말 그렇게 중요한가요?

네, 그게 그렇게 중요해요. 리튬이온 배터리가 충전 및 방전 주기 동안 높은 전류 밀도 조건에서 작동하면 배터리 반응 중에 양극 재료가 더욱 불안정해지고 전해질이 순환하면서 재료 표면에 차단막이 형성되어 임피던스가 증가합니다. 또한 구조가 붕괴되면 리튬 이온이 내장되기 어려워져 배터리의 전류 및 전압 출력에 영향을 미치고 안전 위험이 발생합니다.

간단히 말해서, 코발트가 없으면 배터리의 수명과 안전성이 떨어집니다.

그리고 배터리 수명을 연장하고 배터리 안전성을 높이려면 소재 표면의 배리어막 형성 속도를 늦추고 전극 소재의 구조를 유지하는 것이 핵심이다.

코발트가 이 역할을 할 수 있습니다.

가장 널리 사용되는 니켈-코발트 리튬 NCM 배터리를 예로 들면, 코발트를 첨가하면 양극재의 층상 구조를 안정화하고 재료의 사이클 및 속도 성능을 향상시킬 수 있습니다.

그러나 코발트는 배터리의 구조를 안정시키는 역할만 할 뿐 충방전 반응에는 관여하지 않는다. 낮은 배터리 에너지 밀도.

또한, 코발트 자원의 함량은 전 세계적으로 고르지 않게 분포되어 있습니다. 코발트 광석의 구성이 복잡하고 채굴이 어렵고 조달 비용이 여전히 비우호적인 환경에서 코발트는 가능성이 높습니다. 운명의 손길이 배터리 생산 능력과 배터리 개발에 영향을 미친다.

즉, 비용이나 배터리 용량 측면에서 보면 배터리에서 코발트를 제거하는 것이 대세이다.

그렇다면 코발트 프리 배터리는 위에서 언급한 수명 문제를 어떻게 해결할 수 있을까?

허니콤에너지 관계자는 코발트 프리 배터리의 핵심 기술은 양이온 도핑 기술, 단결정 기술, 나노 네트워크 코팅 등 3가지로 꼽았다.

양극과 음극 사이를 오가는 리튬 이온이 반응하여 전기를 전도함으로써 배터리 내부에 전류가 전달됩니다. 니켈의 역할은 재료의 부피 에너지 밀도를 높이는 것입니다. 코발트가 없는 고니켈 양극 재료에서 활성 원소인 니켈의 원자가 상태는 망간 함량이 너무 높을 때 2가 이온입니다. 니켈은 또한 2가 니켈 이온과 리튬 이온이 유사한 이온 반경을 가질수록 일부는 Li 층으로 이동합니다.

간단히 말해서, 2가 니켈 이온은 리튬 이온의 자리를 쉽게 대체할 수 있으며, 배터리 반응물로서 리튬 이온은 갈 곳이 없고 반응할 방법도 없습니다. 재료의 용량이 감소할 뿐만 아니라 재료의 임피던스도 증가합니다.

허니콤에너지는 코발트를 대체하는 안정적인 원소 2개를 더 사용해 소재를 도핑해 보다 안정적인 팔면체 구조를 구축해 리튬과 니켈의 혼합을 줄이고 소재의 안정성을 대폭 향상시켰다고 밝혔다. 4.3에서 사용할 수 있습니다. 4.35V의 전압에서 안정적인 작동은 에너지 밀도를 크게 감소시키지 않습니다.

연구 결과에 따르면 양극재에 니오븀과 이산화지르코늄(예, 다이아몬드로 위장할 수 있는 지르코늄)을 도핑하면 배터리의 사이클 성능이 향상될 수 있으며 전압 작동 범위는 기본적으로 4.35 V 부근에서 Co 원소를 Al 및 Mg로 대체하면 매우 낮은 리튬-니켈 혼합 속도를 얻을 수 있습니다.

즉, 허니콤은 전극에서 코발트를 대체할 수 있는 물질을 찾아냈는데, 이를 통해 배터리 용량 밀도를 확보하면서도 코발트 프리 배터리의 안전성과 수명을 향상시킬 수 있다.

하지만 관련 연구는 실험실에서만 테스트된다는 점을 명심해야 한다. 앞으로 허니콤에너지가 더 자세한 내용을 공개한다면 또 다른 맛을 볼 수 있을 것이다.

결정 성장 과정에서 여러 개의 결정핵이 동시에 생성되는 경우가 많습니다. 이러한 결정핵이 동일한 결정면 방향을 가진 입자로 성장하면 단일 결정이 형성됩니다. 이러한 결정핵이 성장하는 동안 다른 결정면 방향을 가지면 다결정이 형성됩니다. 옷장에 있는 옷 하나하나가 가지런히 정리되어 있거나 엉망으로 쌓여 있다고 상상할 수 있습니다. 이것이 단결정과 다결정의 차이입니다.

전극 제조 공정에서는 폴 피스에 더 많은 활성 물질을 부착하기 위해 고강도 롤러 프레싱이 필요합니다. 다결정 재료는 공정 중에 양극과 전해질 사이의 반응을 일으키고 또한 재료 구조의 변화로 인해 배터리 수명이 단축되고 안전 성능이 저하됩니다.

다결정에 비해 단결정은 강도가 더 높고 전기적 특성이 우수하여 전극 재료의 수명이 길고 에너지 변환 효율이 높기 때문에 소위 벌집형 단결정 기술이 의미하는 것으로 추측됩니다. 양극의 리튬 니켈 망간 산화물은 단결정 재료를 사용합니다.

기존 NCM 배터리에서 코발트는 반응 중에 구조를 안정화할 수 있을 뿐만 아니라 다결정 소재의 불안정성을 개선할 수도 있습니다. 그러나 배터리를 탈발한 후 Honeycomb Energy는 배터리 수명을 연장하기 위해 다결정 소재를 단결정 소재로 교체하기로 결정했습니다.

그러나 허니컴의 코발트 프리 배터리는 전이금속 산화물로 도핑되어 있어 이 물질은 높은 산화 상태와 고온에서 분해되어 산소를 생성하므로 배터리 팩이 팽창할 뿐만 아니라 연소도 촉진됩니다. . 이 소재 자체의 특성은 당분간 화학적 방법으로는 변형이 불가능하다. 즉, 배터리 열폭주 확산을 제어할 수 있는 방향으로만 배터리 구조를 개선할 수 있다는 뜻이다. 즉, 사고 후 탑승자의 탈출 시간을 지연시키기 위해 열 관리 시스템을 지속적으로 유지해야 합니다.

현재 허니콤이 공개한 정보로 볼 때, 코발트 프리 배터리의 안전성은 확실히 니켈-코발트-망간 삼원계 배터리만큼 안정적이지 않습니다.

배터리를 사용하는 동안 양극과 음극 표면의 전해질은 고전압에서 산화 분해되어 리튬 이온 배터리의 임피던스가 증가하고 용량이 감소합니다.

허니콤에너지가 하는 일은 양극재에 물질(나노산화물)을 한 겹 감싸 충방전 과정에서 부반응 발생을 줄이고, 사이클 성능과 율성능을 향상시키는 것이다. 재료.

하지만 일반적인 산화물이나 탄소를 코팅층으로 사용하면 리튬이온의 확산을 방해해 오히려 양극재의 에너지를 감소시키게 된다. 상대적으로 저렴하고 상대적으로 안정적인 물질인 실리카, 알루미나와 같은 3차원 공간 구성을 갖는 빠른 이온 전도체가 코팅에 사용될 수 있을 것으로 추측되며, 리튬 이온의 탈리 및 삽입에도 도움이 됩니다. 양극.

배터리 양극 외부에 문을 추가한 것으로 이해할 수 있는데, 리튬 이온이 드나들 수 있도록 이 문도 '집을 억제'해 전해질이 쓸데없는 자가정전을 멈출 수 있게 해준다. 이는 배터리 용량 감소를 늦출 수 있을 뿐만 아니라 배터리의 주기 안정성을 보장할 수 있습니다.

일반적으로 허니컴에너지의 코발트 프리 배터리는 리튬-니켈 혼합, 코발트 안정화 양극재 구조, 전해질의 고전압 산화 및 분해 등 3가지 측면에서 기존 NCM 배터리를 개선했다. 기업에 미치는 영향은 자동차 가격이 크게 하락했다는 것이며 이는 업계와 소비자 모두에게 좋습니다.

그런데 소위 코발트 프리 배터리라고 불리는 이 배터리가 정말 그렇게 강력할까요?

이번 컨퍼런스에서 허니컴이 선보인 배터리는 블랙테크나 신기술이 아니다. 본질적으로 니켈망간리튬을 기반으로 한 양극재다. 이러한 유형의 소재는 리튬이온 배터리용 양극 소재 연구에서 항상 뜨거운 주제 중 하나였지만 대부분은 실험실 연구에 국한되어 있으며 여전히 코발트 함유 배터리와 리튬인산철 배터리가 시장의 대부분을 차지하고 있습니다. 공유하다. 일반적인 NCM 배터리와 비교하면 사이클 성능은 더 좋지만 배터리 에너지 밀도는 감소합니다. 이번에 Hive는 이러한 기술을 실험실에서 생산 라인으로 추진했으며 완전하고 성숙한 생산 프로세스를 설계했을 것입니다.

하지만 이 코발트 프리 배터리가 실제로 양산 후 800km 이상의 항속거리를 달성할 수 있다면 하이브에너지는 세계 최초로 이 시스템을 구현하게 될 것이다. 대량 생산 실험 단계에 도달한 기업. 배터리 기술 분야의 새로운 혁신은 업계와 개인 모두에게 축복입니다.

또한 허니콤 에너지는 이론적으로 이 코발트 프리 배터리의 사이클 수는 3,000회에 달할 수 있다고 밝혔습니다. 이는 차량의 전체 수명주기 주행거리가 120만km에 달할 수 있음을 의미합니다. 테슬라의 100만마일 배터리 성과라고 하지만, 국내 독립 브랜드 순수 전기차의 배터리 수명을 더 높은 수준으로 끌어올리는 데는 전혀 문제가 없다.

내년 양산까지 1년도 채 남지 않았네요. 허니콤에너지가 드리는 선물, 기대되시나요?