배터리 산업뉴스_2024년 9주차

배터리 재료

■ Aston University, Ionic liquid이용한 Ionogel 고체 전해질 개발.

■ Addionics, 미국에 3D 집전체 제조 공장 건설

■ Panasonic Energy, H&T Recharge와 배터리 원통형 캔 공급 계약

 

배터리 제조

■ Fin Dreams, 이륜차용 배터리 개발

■ Wright Electric과 Columbia University, 1000Wh/kg 초경량 배터리 개발

■ TRUMPF, 레이저로 구동되는 X선으로 배터리를 모니터링하는 기술 개발

 

자동차 OEM

■ Tata Group, 40억 파운드 규모의 배터리 공장부지 구입

■ Tesla차량에 CATL M3P 배터리 사용할 것으로 예상

■ Oshkosh Corporation, AI 기반 BMS소프트웨어 회사 Eatron Technologies에 투자

■ Mullen, 고체 폴리머 배터리 팩 클래스 1 차량으로 테스

■ KARSAN, LION E-Mobility로부터 1200만 유로 배터리 팩 구매

 

재활용

■ Morrow Batteries, Stena Recycling과 협력하여 생산 스크랩 재활용

■ VW, Ecobat와 전기차 배터리 재활용 위해 협력

■ EAS battery, 9개 파트너와 LFP배터리 재활용 연구

■ Hydrovolt, Fortum Battery Recycling에 블랙매스 공급 계약 체결

 

배터리 재료

■ Aston University, Ionic liquid이용한 Ionogel 고체 전해질 개발

 

이온성 액체(Ionic Liquid)는 일반적으로 이온만으로 구성된 녹는점이 100°C 미만인 액체상태의 물질입니다. 이온성 액체는 기존의 유기 용매보다 높은 이온 전도성, 우수한 열 안정성 및 낮은 증기압과 같은 유리한 특성이 있습니다. 양이온과 음이온을 다양하게 조합하여 특정 응용분야에 맞는 이온성액체를 만들어 낼 수 있습니다. 배터리 분야에서도 이온성 액체의 낮은 증기압과 높은 열 안정성으로 인해 전해질 구성 요소로 활용하여 기존 유기 용매 기반 전해질이 가진 인화성 문제를 잠재적으로 해결할 수 있습니다.

영국의 Aston 대학은 이온성 액체를 폴리머와 합성하여 Ionogel상태의 겔전해질을 만들었습니다. Aston 대학 연구팀은 RAFT-PISA (RAFT: Reversible Addition–Fragmentation chain Transfer- PISA: Polymerisation-Induced Self-Assembly) 방법으로 이온성액체를 공중합하여 Ionogel 전해질인 ”PHEMA-b-PBzMA” 블록 코폴리머를 합성했습니다.

 

”PHEMA-b-PBzMA” ionogel 은 최소 임계 겔화 농도가 >4%이며 전기화학적 특성과 열적 특성이 우수하여 향후 고체 전해질로 사용될 잠재력이 높습니다.  Aston University연구팀이 사용한 방법은 추가적인 보조 용매와 중합 후 정제 공정이 필요하지 않기 때문에 이온성 액체 기반 젤 전해질을 생성하는 데 더 편리하고 쉽게 제조할 수 있습니다.

  

■ Addionics, 미국에 3D 집전체 제조 공장 건설

 

이스라엘의 배터리용 3D집전체 연구개발회사인 Addionics는 4억 달러를 투자하여 미국에 공정을 건설한다고 발표했습니다.

미국과 유럽의 자동차 및 배터리 OEM의 수요로 인해 Addionics의 첫 번째 공장은 2027년에 생산을 시작하며, 추가 공장은 2032년까지 완료되어 수만 톤의 3D 집전체를 생산할 계획입니다.

Addionics는 Smart 3D Current Collectors를 적용하게 되면 코팅의 표면적을 늘리고 활성 물질과 포일 사이의 결합을 기계적으로 강화하고 성능 향상을 위한 다공성 구조를 생성할 수 있어 기본 집전체를 사용하는 배터리에 비해 우수한 에너지 밀도를 높이고 파워성능을 향상시켜 충전시간을 더 빠르게 할 수 있으며 수명을 향상시킬수 있다고 합니다. 또한 동박의 경우 기존의 동박보다 구리를 60% 감소할 수 있어 비용을 절감할 수 있다고 합니다.

 

■ Panasonic Energy, H&T Recharge와 배터리 원통형 캔 공급 계약

 

Panasonic Energy는 독일의 H&T Recharge와 북미지역에 리튬이온 배터리 캔 공급을 위한 장기 계약을 맺었습니다.

Panasonic Energy와 H&T는 2017년부터 협력해 왔으며, H&T는 Panasonic Energy의 네바다 시설에 연간 약 40 GWh규모의 배터리에 사용될 원통형 캔을 공급하고 있습니다. 이번 계약으로 2025년 3월 가동을 시작할 예정인 Panasonic Energy의 캔자스 시설에 대한 H&T의 공급이 확대될 예정입니다. H&T는 캔자스 시설에 연간 약 30 GWh 용량의 배터리 캔을 공급할 수 있는 새로운 최첨단 생산 라인을 구축하여 생산성과 품질을 더욱 향상시킬 계획입니다.

Panasonic Energy는 전 세계적으로 증가하는 전기차 수요를 충족하기 위해 전기차 배터리 생산을 확대하고 성능과 내구성을 개선하여 주행 거리를 늘리는 데 전념하고 있습니다. 특히 전기차에 설치하기 위해 모듈화 할 때 열 폭주 사고를 완화하는 측면에서 안전성 보장도 중요하며, 이를 위해 배터리 캔을 포함한 전체 셀에 최적화된 부품을 사용하여 리튬 이온 배터리를 설계 및 제조하여 셀 파열 및 발화와 같은 문제 발생을 줄이고 있습니다.

H&T는 자체적으로 딥 드로잉 프레스 및 공구들에 대한 설계 능력과 수십 년간의 대량 직렬 캔 제조 경험을 통해 안전에 대한 이러한 요구사항을 보완하려고 하고 있습니다.

 

배터리 제조

■ Fin Dreams, 이륜차용 배터리 개발

 

BYD의 배터리 사업부인 FinDreams는 최근 이륜차의 화재로 인해 12명 이상이 사망한 후 승용차 배터리 기술을 활용해 보다 안전한 이륜차 배터리를 개발하기 위해 이륜차용 배터리 개발에 대한 R&D 투자를 늘리겠다고 밝혔습니다.

지난 2월 23일 새벽 장쑤성 난징의 한 주거용 건물에서 화재가 발생해 15명이 사망하고 44명이 부상했는데 초기 조사결과 전기 자전거가 주차되어 있던 건물에서 발생한 화재가 원인으로 추정되고 있습니다.

중국의 여러 도시에서는 화재 위험에 대한 우려로 주민들이 전기 자전거를 실내에 보관하는 것을 금지하고 있습니다.

난징에서 발생한 사고의 정확한 원인은 추가 조사가 필요하지만, 이번 사고는 전기 이륜차의 화재 안전에 대한 경각심을 다시 한번 일깨워준다고 FinDreams는 밝혔습니다.

중국에서는 2023년에 전기 이륜차 화재가 21,000건 발생했다고 보고했는데, 이는 2022년에 비해 17.4% 증가한 수치입니다. FinDreams는 중국 소방 당국의 데이터를 인용해 2022년에 이 수치가 18,000건으로 2021년보다 23.4% 증가했다고 밝혔습니다.

FinDreams는 전기 이륜차 배터리에 대한 안전 기준을 개선하여 소비자에게 보다 안전하고 신뢰할 수 있는 전기 이륜차 배터리를 제공할 것이라고 밝혔습니다.

 

■ Wright Electric과 Columbia University, 1000Wh/kg 초경량 배터리 개발

 

미국 에너지부 (DOE)는 미국의 항공기, 철도, 선박에 전기를 공급하기 위한 배터리를 개발하는 PROPEL-1K 프로그램을 운영중입니다. 이 프로젝트는 탄소배출이 없고 고에너지, 고출력 에너지 저장 솔루션을 개발하는 것을 목표로 하고 있습니다. 이 프로젝트의 이름에서 알 수 있듯이 프로젝트는 수명 종료 시 100Wh/kg, 1000Wg/L의 에너지 밀도를 목표로 하고 있습니다.

이 프로그램은 두 가지 범주로 나뉩니다: 카테고리 A의 프로젝트는 더 높은 비용을 기반으로 더 높은 피크 전력과 연속 전력 용량을 달성하여 항공편에 전력을 공급하기 위한 에너지 저장솔루션을 개발하는 것을 목표로 합니다. 카테고리 B의 프로젝트는 더 낮은 피크 전력과 연속 전력 용량이 필요하고 평준화된 비용이 필요한 철도 및 선박 운송을 위한 에너지 저장 솔루션을 개발하는 것이 목표입니다.

프로젝트가 성공하면 최대 100명이 탑승하고 1,000마일까지 이동하는 지역 항공편, 모든 북미 철도, 미국 영해에서 운항하는 모든 선박에 전력을 공급할 수 있는 PROPEL-1K 기술이 개발됩니다. PROPEL-1K 에너지 저장 기술은 기존 리튬이온 기술 대비 4배 이상의 에너지 밀도 향상을 달성하는 것을 목표로 합니다.

2016년에 설립된 Wright Electric은 전기 비행기와 선박을 통해 운송수단을 탈탄소화하는 것을 목표로 하고 있습니다.

Wright Electric은 Columbia 대학과 협력하여 1000Wh/kg의 초에너지밀도를 갖는 알루미늄-에어 배터리를 개발하고 있고 AERES (Automated Experimentation with Radical Electrochemical Systems)라는 인공지능을 이용한 전해질 스크리닝 시스템을 개발하여 배터리를 개발하고 있습니다. 이들의 이러한 연구는 미국에너지부의 Propel1K에 선정되었습니다.

AERES 시스템은 신약 개발에 사용하는 고처리량 선별 기술을 사용합니다. 실험실용 로봇으로 빠르게 다양한 전해액 조성을 평가하고 체계적으로 스크리닝 하여 필요한 패턴을 찾아내어 적합한 전해질을 개발합니다.

Wrigt Electric은 전기 컨테이너선 및 페리용으로 설계된 알루미늄-에어 배터리인 “Marine-1”과 와 전기 비행기 및 무인 항공기 시스템용으로 설계된 Elevated temperature battery인 Air-1을 개발하고 있습니다.

 

■ TRUMPF, 레이저로 구동되는 X선으로 배터리를 모니터링하는 기술 개발

 

독일은 소형 X선 소스를 사용하여 전기차 배터리의 내구성과 성능을 향상시키는 방법을 모색하는 XProlas라는 연합 개발 프로젝트를 진행 중입니다. 이 프로젝트에는 12개의 기업 및 연구기관이 참여하며 독일의 산업기계 제조 업체인 TRUMPF가 주도하고 있습니다.

XProLas 개발 파트너십은 2026년까지 첫 번째 데모 시스템을 생산한다는 목표로 독일에서 시작되었습니다. XProLas는 레이저로 구동되는 X선 시스템을 사용해 배터리 제조업체가 배터리의 충전 및 방전을 실시간으로 모니터링하거나 정밀하게 배터리의 불순물을 확인할 수 있도록 하는 것으로 이를 통해 전기차 배터리의 충전 속도를 향상시킬 수 있다고 생각하고 있습니다. 이 프로젝트는 2026년까지 첫 번째 데모 시스템을 생산하는 것을 목표로 하고 있습니다.

Trumpf의 주도하에 Cellforce, BASF, Amphos, Active Fiber Systems, Bruker, Excillum, Ushio Germany, Viscom, Hanover university, Aachen과 Jena에 있는 Fraunhofer 연구소가 프로젝트에 함께 참여하고 있습니다. XProLas 개발 프로젝트의 또 다른 목표는 양극 물질 분석을 위한 소형의 고휘도 X선 소스를 만드는 것입니다. 프로젝트 리더인 Trumpf에 따르면, 양극재의 정확한 구성은 X선을 통해서만 확인할 수 있고 이런 분석을 위해서는 100m가 넘는 대형 입자가속기가 필요합니다. 연구팀은 이런 대형의 연구시설을 이동식 주택 크기에 불과한 소형으로 개발하여 양극재 제조사들이 개발 속도를 높일 수 있도록 하고자 합니다.

 

자동차 OEM

■ Tata Group, 40억 파운드 규모의 배터리 공장부지 구입

 

인도의 Tata그룹의 배터리 사업부인 Agratas는 영국 Somerset의 Bridgwater에 있는 Gravity Smart Campus를 구입했다고 밝혔습니다.

Tata는 작년 7월 영국에 차세대 기가팩토리를 건설하기로 결정했고  이를 위해 영국 정부 보조금으로 약 5억 파운드를 확보했습니다.

Agratas는 2026년 생산을 시작할 것이며 Tata Motors와 Tata가 소유한 Jaguar Land Rover가 첫 번째 고객이 될 것이라고 말했습니다. 또한 상업용 에너지 저장 장치, 이륜차 및 상업용 차량용 배터리도 만들 계획입니다.

 

■ Tesla차량에 CATL M3P 배터리 사용할 것으로 예상

 

2022년 7월 22일, CATL의 수석 과학자인 우 카이(Wu Kai)는 M3P 배터리를 소개하면서 LFP 배터리보다 에너지 밀도가 높고 NCM 배터리보다 비용이 낮은 신소재 시스템을 기반으로 하는 배터리라고 말했습니다. 그는 M3P 배터리는 주로 700킬로미터 이상의 주행거리를 가진 시장을 겨냥할 것이라고 말했습니다.

CATL은 2월 28일 투자자들의 질문에 대한 답변에서 자사의 M3P 배터리가 이미 Chery가 화웨이와 협력하여 개발한 모델에 사용되고 있으며 다른 고객사들과도 협력을 추진하고 있다고 밝혔다.

CATL은 아직 테슬라와 함께 배터리를 개발하고 검증하는 과정에 있으며, 정확한 탑재 시기는 아직 확실하지 않다고 현지 언론은 보도했습니다.

 

■ Oshkosh Corporation, AI 기반 BMS소프트웨어 회사 Eatron Technologies에 투자

 

맞춤형 차량 및 장비를 제조하는 Oshkosh Corporation은 인공 지능(AI)을 기반으로 한 배터리 관리 소프트웨어(BMS)를 개발하는 Eatron Technologies에 투자했다고 발표했습니다.

Oshkosh는 Eatron에 투자하여 자사가 제조하는 전기차에 리튬 이온 배터리에 대한 고급 분석 및 예측 모델링을 활용하는 BMS를 탑재하여 관리하고자 합니다.

Eatron의 BMS는 클라우드에서 호스팅 할 수 있는 기존 배터리 제어 플랫폼 위에 지능형 소프트웨어 계층을 구현하여 더욱 스마트한 배터리 관리 기술을 개발하고 있으며 배터리 모델과 AI 및 고급 추정 방법을 결합하여 배터리 상태, 상태 및 작동에 대한 정확하고 신뢰할 수 있는 예측을 보장하도록 하고 있습니다.

 

■ Mullen, 고체 폴리머 배터리 팩 클래스 1 차량으로 테스트

 

EV제조업체인 Mullen Automotive는 고체 폴리머 배터리를 사용하여 화물 Van인 클래스 1 EV의 도로 테스트를 시작했다고 발표했습니다. 배터리 팩. 차량 도로 테스트는 2024년 2월 26일 미시간주 트로이에 있는 Mullen의 Commercial Tech Center에서 시작되었습니다.

Mullen은 전고체 배터리의 에너지 밀도가 높아짐에 따라 전체 팩 에너지는 42 kWh에서 72 kWh로 늘어나 주행거리는 110마일에서 190마일로 증가할 것으로 추정되었는데 에너지 사용량 및 주행 거리에 대한 첫 번째 주행 목표를 모두 충족하거나 초과했습니다.

다음 단계에는 설계 및 제조 검증을 마무리하는 것을 목표로 하고 있습니다.

 

■ KARSAN, LION E-Mobility로부터 1200만 유로 배터리 팩 구매

 

터키의 버스 제조 업체인 KARSAN은 스위스의 배터리 팩 제조 업체인 LION E-Mobility의 자회사인 LION Smart Production과 1200만 유로가 넘는 배터리 구매 계약을 맺었습니다.

이 계약에는 2024년에 인도될 약 600만 유로의 확정 주문이 포함되어 있으며, 또한, 약 600만 유로의 유동적 구성요소가 포함되어 있는데 이는 KARSAN의 변화하는 요구 사항과 빠르게 확장하는 전기 버스 시장을 유연하게 대응하기 위한 것으로 추가 주문 역시 2024년에 인도될 예정입니다.

재활용

■ Morrow Batteries, Stena Recycling과 협력하여 생산 스크랩 재활용

 

노르웨이의 배터리 제조업체인 Morrow Batteries는 노르웨이 Arendal에 있는 Morrow Cell Factory의 배터리 생산 과정에서 발생하는 스크랩을 재활용하는 계약을 체결했습니다.

Morrow Cell Factory에서 수거된 생산 스크랩은 스웨덴 Halmstad에 있는 Stena Recycling의 새로운 배터리 재활용 시설에서 처리될 예정입니다. 두회사의 목표는 새로운 배터리 셀 생산에 재활용 소재를 사용하여 완전한 순환형 배터리 가치 사슬을 구축하는 것입니다.

향후 1년 6개월 동안 Stena Recycling은 Morrow Cell Factory에서 Morrow의 생산 스크랩을 관리하기로 합의했으며 Morrow가 2024년 시험 생산을 시작하게 되면 생산 공정에서 발생하는 스크랩을 수거하고 처리하기 시작할 것입니다.

 

■ VW, Ecobat와 전기차 배터리 재활용 위해 협력

 

영국 VW그룹 (VWG UK)이 Ecobat과 전기차 배터리의 수집 및 재활용을 위해 계약을 체결했습니다.

Ecobat은 2014년부터 폭스바겐 그룹 순정 부품 공급업체인 TPS를 위해 납축 배터리를 수거하기 시작하면서 VWG UK와 오랜 관계를 맺어 왔습니다 2019년부터 Ecobat은 고전압 배터리에 대해서도 작업을 시작하면서 계약이 확대되었고, West Midland Darlaston에 UK Diagnostics and Disassembly Centre가 문을 연 이후 수천 개의 배터리를 처리하고 업그레이드했습니다.

이번 계약에 따라 Ecobat은 전기차 배터리를 수거하여 리튬 이온 배터리 소재를 재활용할 예정입니다. Ecobat은 딜러, 유통업체, 폐차 재활용 센터에서 고전압 배터리를 수거하여 Ecobat의 리튬 이온 재활용 센터에서 처리될 예정입니다. 이 센터는 독일과 애리조나에 운영 중인 시설에 이어 Ecobat의 세 번째 리튬 이온 재활용 시설입니다.

  

■ EAS battery, 9개 파트너와 LFP배터리 재활용 연구

 

"DiLiRec" 연구 프로젝트는 LFP배터리를 회수하여  양극재 전체를 직접 재활용하거나 개별 원료를 재사용하는 공정을 개발하는 것입니다.  이 연구 프로젝트의 총규모는 470만 유로이며 현재 EAS battery의 주도하에 9개의 연구 파트너가 참여하고 있습니다.

이 프로젝트는 3년 동안 진행되며 2026년 11월에 종료됩니다.

리튬 이온 배터리와 생산 폐기물의 재활용은 향후 원자재 회수에 있어 핵심적인 요소입니다. "사용한 리튬 이온 배터리를 재활용하는 것은 전기 자동차의 성장을 위한 기본 전제 조건입니다."라고 EAS 배터리의 전무이사 마이클 도트마이어는 말합니다. "곧 시행될 EU 배터리 규정의 요건을 충족하기 위해서도 지속 가능한 원자재 공급이 필요합니다."

"DiLiRec" 연구 프로젝트는 효율적인 배터리 재활용을 위해 배터리 셀 분류 및 해체와 전극 제거를 최적화하는데 중점을 두고 있으며 활성 물질의 분리는 자동화되고 디지털화된 프로세스를 통해 지원됩니다.

이 프로젝트가 성공하면 그 결과를 독일과 유럽의 재활용 설비 건설에 직접 활용하여 원자재와 제품에 대한 의존도를 줄일 수 있습니다.

"DiLiRec" 연구 네트워크는 원통형 셀에서 LFP 양극재를 회수하는 두 가지 방법을 연구하고 있습니다. 직접 재활용하는 경우, 활성 물질인 LFP를 완전히 회수하여 가공된 형태로 재사용하는 것이 목표입니다. 표준 재활용 공정에서는 LFP 합성의 전구체를 분리해야 합니다. 그런 다음 이 전구체는 2차 원료로 사용됩니다. 연구 파트너들은 전극에서 활물질을 분리하기 위한 방식으로 습식 기계식 방식과 건식 기계식 방식 두 가지를 비교하며 개발하고 있습니다. 또한 각 재활용 단계의 재료 및 공정 데이터를 체계적으로 기록함으로써 지속 가능하고 비용 효율적인 LFP 재활용방법을 개발하는 것이 목표입니다. 인공지능을 통해 데이터 수집을 제어하며 경쟁력 있는 공정 설계를 진행할 계획입니다.

LFP의 재활용은 NCM이나 NCA와 같은 배터리보다 덜 복잡하고 에너지 집약적인 습식 야금 공정을 통해 리튬을 회수할 수 있을 뿐 아니라 LFP의 재료적 특성으로 인해 직접 재활용하는 것도 가능하다고 합니다.  

 

■ Hydrovolt, Fortum Battery Recycling에 블랙매스 공급 계약 체결

 

Hydrovolt는 2020년에 노르웨이의 Hydro와 스웨덴의 배터리 회사인 Northvolt가 50:50으로 투자하여 세운 합작회사로 배터리를 재활용하고 있습니다.

Hydrovolt는 핀란드에 있는 Fortum의 배터리 재료 재활용 공장에 블랙 매스를 공급하는 계약을 체결했습니다.

Hydrovolt는 노르웨이 Fredrikstad에 있는 첫 번째 재활용 공장에서 EV 배터리를 기계적으로 분쇄하여 블랙매스로 변환시킨 후 추가 처리를 위해 Harjavalta에 있는 Fortum의 습식 제련 공장으로 배송합니다. Harjavalta에서는 최첨단 습식 제련 공정을 통해 블랙매스에서 귀중하고 중요한 금속을 회수합니다. 결국 재료는 배터리 등급의 재료로 변환되어 새로운 리튬 이온 배터리 생산에 사용됩니다.

 

 

출처: https://batteriesnews.com/