석탄 폐기물을 사용하여 리튬 전력 공급

게시자: 직원 | 2023년 8월 1일

2020년 NETL은 석탄 ​​폐기물을 리튬 이온 배터리 양극의 탄소원으로 사용하는 폴리머 유래 세라믹 복합 양극을 개발하기 위한 3개년 프로젝트에 대해 Semplastics의 사업부인 X-MAT에 100만 달러를 지원했습니다. X-MAT 연구팀은 이후 이 자금을 리튬 이온 배터리 기술과 지속 가능한 에너지의 미래를 위한 유망한 개발로 전환했습니다.

NETL에 따르면 양극은 리튬 이온 배터리 내의 두 전극 중 하나이며 일반적으로 구리 호일에 증착된 흑연으로 구성됩니다. 흑연은 리튬 이온 배터리의 전체 무게와 비용의 중요한 구성 요소를 나타냅니다. 현재 천연 흑연(흑연으로 채굴됨) 또는 합성 흑연(다른 탄화수소에서 추출)에서 파생될 수 있으며 대부분의 비용(톤당 $10,000 정도)은 처리 온도 및 시간 요구 사항에 따른 것입니다. 보도 자료.

Benchmark Mineral Intelligence는 "전기 자동차 한 대당 약 150lb의 흑연이 있으며 2035년까지 예상 수요를 충족하려면 150개 이상의 새로운 흑연 광산이 필요할 것으로 추산됩니다"라고 보고합니다. 흑연은 일반 EV 배터리의 약 28%를 차지하므로 2035년까지 필요한 흑연의 총량은 수백만 톤에 달할 것입니다." 이러한 양의 흑연을 생성하려면 막대한 에너지, 시간 및 자원이 필요할 것입니다.

그러나 흑연 대신 석탄 및 고분자 유래 세라믹의 열처리를 사용하는 X-MAT의 신기술은 양극재의 가공 시간과 온도를 모두 줄이는 동시에 실리콘 로딩량을 크게 늘릴 수 있습니다. "에너지부의 국가 에너지 기술 연구소에서 자금을 지원받은 연구 개발 결과를 바탕으로 우리는 석탄 폐기물이 이러한 부족분을 완화하는 데 중요한 역할을 할 수 있으며 이미 필요한 양으로 생산되고 있다고 믿습니다." 보도자료에서 회사 대변인은 이렇게 설명했습니다.

X-MAT 연구팀은 리튬 이온 배터리용 탄소를 생성하기 위해 회사의 독점 실리콘 형성 수지 기반 기술과 석탄을 결합했다고 보도 자료에서 NETL 기술 관리자인 Joe Stoffa가 보고했습니다. 이 양극재는 인기 있는 BEV에 사용되는 18650 배터리에서 독립적으로 테스트되었습니다. 석탄과 폴리머 유래 세라믹을 사용하여 제작된 최초의 18650 셀의 결과는 1,000회 완전 충전 및 완전 방전 주기 후에 80%의 유지 용량을 보여주었으며, 이는 신기술의 유망한 사이클 수명 성능을 입증했다고 합니다. 풀어 주다.

“프로젝트가 끝날 때 X-MAT 양극 재료는 18650 폼 팩터에서 안정성을 입증했으며 기존 제품보다 비용이 저렴할 수 있는 더 높은 공칭 전압을 갖춘 높은 실리콘 함유 탄소 양극 재료로서의 가능성을 보여줍니다. 석탄 폐기물 활용을 통해 이익을 얻습니다.”라고 Stoffa는 말했습니다.

X-MAT CEO Bill Easter는 Waste Advantage 매거진과의 인터뷰에서 다음과 같이 말했습니다. “석탄 폐기물을 부가가치 소재로 사용하면 국내 양극 공급원이 될 뿐만 아니라 석탄 폐기물에 대한 새로운 시장이 창출됩니다. 이 프로젝트를 가능하게 해준 에너지부와 NETL의 지원에 감사드립니다. 우리의 석탄 기반 소재는 보다 친환경적인 방식으로 이러한 수요를 충족할 수 있으며 양극 소재의 국내 공급원으로 이어져 미국이 증가하는 전기화 수요를 지원하는 데 필요한 핵심 소재에 대한 해외 의존도를 줄이는 데 도움이 될 것입니다.”

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