그래핀, EV 배터리 시장을 뒤흔들다

새로운 인공지능(AI) 분석 플랫폼에 따르면, 전 세계 특허 데이터를 기반으로 기술 혁신을 예측하는 이 플랫폼은 그래핀이 2030년대 중반까지 전기 자동차(EV) 배터리 시장을 혁신할 것으로 예상합니다.

전기화된 교통 시스템으로의 글로벌 전환이 가속화됨에 따라 비용, 에너지 밀도, 안전성 및 환경적 지속 가능성의 이상적인 균형을 제공하는 완벽한 EV 배터리를 찾는 것이 점점 더 중요해지고 있습니다. 시장 지배권을 놓고 경쟁하는 배터리 화학 물질은 약 12개이며, 어느 것이 승리할지는 진정한 수조 달러 규모의 질문입니다. 글로벌 특허 데이터를 기반으로 기술적 혁신을 예측하는 AI 분석 플랫폼인 Focus의 새로운 연구에 따르면 적어도 단기적으로는 기존 리튬 기반 배터리가 시장을 장악할 가능성이 높고, 나트륨 기반 배터리는 특정 응용 분야에 저렴하고 친환경적인 대안을 제공할 것입니다. 그러나 떠오르는 그래핀 및 듀얼 이온 배터리가 언젠가 시장을 진정으로 뒤흔들 가능성이 높습니다.

이 연구는 그래핀 생산 가격이 급락함에 따라 특히 그래핀 배터리가 2030년대 초반에서 중반에 등장하여 EV 왕관을 차지하기 위해 리튬 배터리에 도전할 것이라고 시사합니다. 이 개발은 EV 성능을 크게 향상시킬 뿐만 아니라 에너지 효율과 탄소 감축 목표에도 도움이 될 것으로 기대됩니다. Focus의 CEO 겸 공동 창립자인 Jard van Ingen은 "주목해야 할 배터리 기술이 하나 있다면 그것은 그래핀입니다."라고 말합니다.

젊은 사기꾼들

Focus는 EV 배터리 화학의 현재 상태를 분석하고 앞으로 몇 년 동안 어떤 화학이 지배적일지 예측합니다. 매사추세츠 공과대학의 연구에서 영감을 받은 접근 방식을 사용하여 Focus 플랫폼은 세 가지 유형의 AI를 사용하여 대량의 글로벌 특허 데이터를 실시간으로 처리합니다. 대규모 언어 모델은 기술 스카우팅, 점수 매기기 및 비교를 위해 글로벌 특허 데이터 아카이브에 대한 지속적인 연구를 수행합니다. 벡터 검색은 글로벌 혁신 및 기술 환경에 대한 실시간 인텔리전스를 제공합니다. 다변량 회귀는 데이터와 실제 결과 간의 관계를 식별하여 예측 분석을 제공합니다. Focus는 배터리 기술의 성숙도에 대한 '기술 준비 수준'과 다양한 배터리 화학의 연간 달러당 성능 증가를 측정하는 '기술 개선율'을 계산합니다.

Focus의 운영 책임자인 카퍼 고르스키는 "본질적으로 EV의 경우 에너지 밀도, 안전성, 비용 및 지속 가능성 간의 적절한 균형을 찾는 것이 전부입니다."라고 말합니다. "이러한 화학 물질은 각각 고유한 것을 제공하며, 이러한 화학 물질의 개발은 전기 이동성의 미래를 형성할 것입니다. 그러나 핵심 질문은 실제로 빠르게 진행되고 있는 것이 무엇이고 과장된 것이 무엇인지입니다."

포커스는 모든 리튬 기반 배터리 기술이 비슷한 속도로 개선되고 있음을 발견했습니다. 현재 주요 화학 물질인 리튬-니켈-망간-코발트와 리튬-철-인산염은 각각 30%와 36%의 비율로 전년 대비(YoY) 개선되고 있습니다. 리튬 황 배터리는 전년 대비 30%, 실리콘 애노드는 32%의 비율로 개선되고 있어 이 두 가지가 시장을 교란할 가능성은 낮습니다. 진정으로 파괴적인 기술은 경쟁자보다 상당히 지속적으로 더 높은 개선 속도를 가지고 있습니다. 마찬가지로, 고체 리튬 배터리의 잠재력에 대해 많은 글이 쓰여졌지만 포커스는 이 기술이 전년 대비 31%의 비율로만 개선되고 있음을 발견했으며, 이는 이 기술 역시 기존 기술을 교란할 가능성이 낮다는 것을 의미합니다.

비슷하게 과장된 나트륨 배터리도 마찬가지인데, 33%의 개선률을 보이며 리튬-철-인산 배터리의 측정 오차 범위 내에 있습니다. Van Ingen은 나트륨 배터리의 에너지 밀도가 비교적 낮아 차량 무게를 너무 많이 늘리지 않고도 EV에 제공할 수 있는 마일리지가 제한된다고 설명합니다. 그러나 무게가 제한 요소가 아닌 고정형 저장 장치에는 적합합니다. 그는 "그리드 수요에 비해 비교적 저렴한 배터리만 필요한 경우 나트륨 배터리가 매우 적합합니다."라고 말합니다. "심지어 단거리용으로 설계된 매우 저렴하고 대량 생산되는 하위 EV에도 적합할 수 있습니다. 비교적 빠르게 개선되고 있는 기술이지만 시장을 완전히 파괴하지는 못할 것입니다."

가장 큰 흥분을 불러일으키는 것은 신생 배터리 화학 중 일부입니다. 마그네슘-황 배터리는 전년 대비 24.4%, 마그네슘-이온 배터리는 26%, 나노와이어 배터리는 35%, 칼륨-이온 배터리는 36%의 속도로 개선되고 있습니다. 그러나 이 모든 것은 무려 전년 대비 48.8%의 속도로 개선되고 있는 그래핀 배터리나 전년 대비 48.5%의 개선률을 자랑하는 듀얼 이온 배터리와 비교하면 미미합니다. van Ingen은 "그래핀과 듀얼 이온 배터리의 개선 속도가 다른 배터리 화학보다 상당히 일관되게 높기 때문에 파괴적이라고 볼 수 있습니다."라고 말합니다.

그러나 두 화학 간의 정면 대결에서 포커스는 그래핀 배터리가 더 높은 잠재력을 가지고 있다고 믿습니다. 연구가 더 발전했고 원소가 더 보편적이기 때문입니다. 이 기술은 EV의 성능을 크게 향상시켜 높은 에너지 밀도, 사이클 수명(배터리가 성능을 잃기 전에 완료할 수 있는 충전 및 방전 사이클 수) 증가, 빠른 충전을 약속합니다. 현재 가장 큰 단점은 그래핀 생산의 눈물 흘릴 정도로 비싼 가격표로 인해 엄청난 비용입니다.

"그래핀은 모든 탄소원에서 파생된 정말 기본적인 소재입니다."라고 반 잉겐은 말합니다. "기본 소재는 정말 풍부하고, 어디에나 있지만, 그것을 그래핀으로 만드는 방법이 한계입니다. 현재의 생산 방법은 너무 비쌉니다."

그래핀 배터리, 진정한 혁신가

그래핀 배터리가 EV 시장을 뒤흔들려면 그래핀 생산 비용이 상당히 낮아져야 합니다. 그래핀은 현재 톤당 약 200,000달러, 킬로그램(kg)당 200달러에 생산됩니다. 제조업체가 배터리에 사용하기 시작하기 전에 얼마나 저렴하게 생산해야 할지 예측하기는 어렵지만, Focus는 그래핀이 리튬과 비슷해지면 그럴 것이라고 생각합니다.  

탄산리튬은 현재 생산 비용이 kg당 약 16달러이며, 분석가들은 30년에 11% 더 하락하여 kg당 2024달러가 될 수 있다고 생각합니다. Focus의 예측 방법은 그래핀 생산 개선 속도를 전년 대비 36.5%로 추정합니다. 따라서 현재 가격이 kg당 200달러이고 목표 가격이 kg당 11달러라고 가정하면, Focus는 그래핀 생산이 2031년경에 배터리 화학 분야에 진출할 만큼 저렴해질 것이라고 예측합니다.

Focus에 따르면 현재 그래핀 배터리 기술을 연구하는 조직은 약 300개입니다. 그래핀으로 배터리 시장을 혁신할 수 있는 상위 XNUMX개 회사 중 Focus는 Global Graphene Group을 선두로 선정했습니다. 자회사인 Honeycomb Battery Company는 최근 Nubia Brand International과 획기적인 합병 계약을 체결했다고 발표했는데, 이는 Honeycomb의 제조 및 연구 역량을 강화하는 것을 목표로 하며, 주로 EV용 고급 배터리 기술에 중점을 둡니다.

마찬가지로 상위 2023위 안에 든 유일한 스타트업인 StoreDot은 100년에 인상적인 진전을 이루었습니다. 이 회사는 5년에 '2024in100' 배터리 셀을 대량 생산할 예정입니다. 이 셀은 단 2024분 충전으로 최소 15마일의 주행 거리를 제공하도록 설계되었습니다. StoreDot은 Volvo Cars(Geely), VinFast 및 Flex|N|Gate와 전략적 계약을 체결했습니다. 1,000년 초에 Volvo Cars의 Polestar와 협력하여 세계 최초의 XNUMX분 EV 충전 데모를 진행했습니다. 배터리 품질은 XNUMX개의 주요 글로벌 제조업체에서 테스트를 거쳐 검증되었으며, XNUMX회 연속 '초고속 충전' 사이클을 거친 후에도 저하가 없는 것으로 나타났습니다.

반면, Toray Industries는 Focus에서 가장 빠른 반복 플레이어(최저 사이클 타임)로 확인되었습니다. 이 회사는 그래핀 배터리 연구에서 상당한 진전을 이루었으며, 뛰어난 유동성과 전기 및 열 전도성을 가진 초박형 그래핀 분산 솔루션을 개발했습니다. 이는 배터리 및 배선 재료와 같은 응용 분야에 특히 유용합니다. 따라서 Toray는 저렴한 흑연 재료에서 매우 얇고 고품질의 그래핀을 만들 수 있습니다. Toray는 이 기술이 전도성 에이전트로 사용되는 기존 탄소 나노튜브보다 50% 더 나은 배터리 수명을 제공한다고 주장합니다.

"앞으로 볼 때, 그래핀 배터리의 가장 큰 병목 현상은 실제로 규모에 맞게 이를 수행할 수 있는 생산 방법을 찾는 것입니다."라고 van Ingen은 결론지었습니다. 여전히 대부분 연구가 주도하는 분야이지만, Focus에 따르면 이를 통해 향후 10년 내에 현실 세계로 진출할 것입니다.

출처 그냥 자동

면책 조항: 위에 제시된 정보는 Chovm.com과 독립적으로 just-auto.com에서 제공합니다. Chovm.com은 판매자와 제품의 품질과 신뢰성에 대해 어떠한 진술이나 보증도 하지 않습니다.