듀얼 카본 배터리

Dual carbon battery

이중 탄소 배터리는 모두 음극과 양극에 탄소를 사용한다.

역사

Dual-carbon(또한dual-graphite라고 불리는)배터리 처음은 1989년 특허에 도입되었어요.[1]그들은 나중에 다양한 다른 연구 그룹에 의해서 연구되었다.[2]

2014년 스타트업 파워 재팬 플러스는 라이든이라는 이름의 자사 버전을 상용화할 계획을 발표했다.듀얼 카본 배터리 테크놀로지는, 주식회사 파워 재팬 플러스와 Dr.의 공동 연구로 개발되고 있습니다.이시하라 타츠미 큐슈대 교수파워 재팬 플러스는 2014년에 코인 셀로서의 유기 듀얼 카본 배터리의 개념 증명 개발을 완료했습니다.

공동 리더인 카나메 타케야는, 토요타 프리우스와 테슬라 모델 [3]S의 작업으로 알려져 있다.이 회사는 자사의 셀이 리튬이온 배터리에 필적하는 에너지 밀도, 보다 빠른 충전 속도, 더 긴 기능 수명(3k 사이클), 향상된 안전성과 요람에서 요람까지의 지속 가능성을 제공한다고 주장했습니다.기존 리튬이온배터리보다 20배 빠른 충전 속도, 3000사이클 이상 정격, 기존 제조라인 변경 없이 기존 제조공정에 직접 투입할 수 있다고 회사 측은 주장했다.[2]

2017년 6월, PJP Eye LTD는 파워 재팬 플러스의 배터리 사업과 연구개발 설비·장비, 지적재산·특허 등 자산을 모두 인수했다.

현재, PJP Eye LTD는 유기 듀얼 카본 배터리의 개발을 계속하고 있으며, 적층 셀로서 배터리의 개념 증명을 완료했습니다.PJP아이는 2017년 유기 듀얼 카본 기술을 기반으로 한 유기 싱글 카본 배터리를 양산했다.퍼스널 모바일, 드론, 스토리지 등 다양한 애플리케이션에 통합되었습니다.PJP아이는 2023년까지 '캄브리안 듀얼™카본'이라는 브랜드명을 가진 유기 듀얼카본배터리를 양산해 상용화해 EV와 전기비행기에 접목할 계획이다.

전해질로서 전기전지는 비프로톤성 유기용매 중 하나 이상의 리튬염을 사용한다.이들은 아직 명기되어 있지 않지만 특허의 예로서 소금으로는 리튬헥사플루오로인산(LiPF
6)을, 용매로는 에틸렌카보네이트(EC)와 디메틸카보네이트(DMC)를 사용한다.

두 전극 모두 흑연 탄소에 기초하고 있다.면화를 열분해하여 적절한 입경 흑연을 얻는다.

리튬염의 침전 및 용해는 전해질이 존재하는 모든 위치에서 발생합니다.그러나 고체 상태의 소금은 절연체이기 때문에 전극 표면의 강수량이 증가하면 전력 밀도가 감소합니다.이 회사 특허의 한 요소는 이러한 침전을 방지하는 방법을 도입하고 있다.이것은 또한 중력 에너지 [2]밀도를 향상시킵니다.

배터리는 합선이나 배터리 손상의 위험 없이 완전히 방전될 수 있습니다.배터리는 실온에서 가열되지 않고 작동하므로 현재 전기차에 나타나는 광범위한 냉각 시스템과 그에 따른 열 폭주 위험을 피할 수 있습니다.4볼트 이상에서 작동합니다.배터리는 완전히 재활용할 수 있습니다.전극은 결정 크기를 [4]더 잘 조절하기 위해 면으로 만들어졌다.

별도의 연구 프로젝트에서는 불소화 용매와 첨가제를 기반으로 한 동일한 소금과 고전압 비프로톤 전해액을 사용하여 5.2V에서 높은 효율로 화학작용을 지원할 수 있었다.전도성을 보장하기 위해 셀에 충분한 전해질 소금이 필요하며, 소금이 어떠한 충전/[2]배출 수준에서 용해될 수 있도록 충분한 용제를 사용할 수 있어야 합니다.

작업 양식

전해액 중에 분산된 리튬이온은 다른 리튬이온배터리와 마찬가지로 충전 중에 양극에 삽입/증착된다.전해질로부터의 이온(음이온)이 동시에 음극에 인터컬레이션된다.방전 중에는 음이온과 리튬 이온이 모두 전해질로 돌아갑니다.따라서 이러한 시스템의 전해질은 전하 운반체이자 활성 [2]물질로 작용합니다.

용량은 전극의 저장용량과 이온 방출량, 그리고 비프로톤 전해질 [2]중의 음이온과 양이온 양에 의해 결정된다.

반응

다음 행에서 →는 충전 반응이고 ←는 방전 반응입니다.

양극:

PF−
6 + n C † C
n(PF
6) + e−

음극:

Li+
 + n C + e−
 li
n LiC

특허는

  • 특허US 3844837 A; 기본 개념, 1974년 10월 29일 미 해군에게 수여
  • 2015년 9월 11일 규슈 대학과 파워 재팬 플러스에 수여된 특허 A1 WO 2015132962 A1.
  • 특허 A1 WO 2016021067 A1' 시공기술, 2016년 2월 11일 파워재팬플러스에 수여
  • 특허 A1 WO 2016021068 A1' 제작기술, 2016년 2월 11일 파워재팬플러스에 수여
  • 특허 A1 WO 2016046910 A1 ; 탄소 연구에 의한 의료 출원, 2016년 3월 31일 파워 재팬 플러스에 수여
  • 특허A JP 2016091984 A; 덴드라이트 성장 문제 해결, 2016년 5월 23일 파워재팬 플러스에 수여

레퍼런스

  1. ^ McCullough, Francis P.; Beale, Alvin F. Jr. "세컨더리 전기 에너지 저장 장치 및 이를 위한 전극" 미국 특허 번호 4,865,931(파일: 1984년 12월 4일; 발행: 1989년 9월 12일).
  2. ^ a b c d e f "Japanese start-up seeks to commercialize dual-carbon battery technology; anion intercalnation". Green Car Congress. 14 May 2014. Retrieved April 1, 2015.
  3. ^ Templeton, Graham (May 15, 2014). "Dual Carbon batteries: Is this finally the breakthrough we've been promised for so long?". Extreme Tech. Retrieved April 1, 2015.
  4. ^ Borghino, Dario (May 19, 2014). "New "dual carbon" battery charges 20 times faster than Li-ion". Gizmag. Retrieved April 1, 2015.