Stanford University 연구진이 배터리가 노후화됨에 따라 전력과 저장 용량을 측정하는 기술을 개발하고 있다고 대학 측이 발표했다.

“Stanford University의 과학자들은 충전식 배터리의 실제 상태를 실시간으로 예측하는 방법을 제시합니다. 이 새로운 알고리즘은 센서 데이터와 리튬이온 배터리 셀을 열화시키는 물리적 과정에 대한 컴퓨터 모델링을 결합하여 배터리의 남은 저장 용량과 충전 수준을 예측합니다”라고 발표문은 밝혔다.

Stanford's School of Earth, Energy & Environmental Sciences에서 에너지 자원 공학 조교수로 재직 중인 Simona Onori는 다음과 같이 밝혔다. “우리는 이전에는 추정 목적으로 사용된 적이 없는 전기화학적 매개변수를 활용했습니다.” 이 연구는 9월 11일 학술지 IEEE Transactions on Control Systems Technology에 게재되었다.

현재 자동차 제조사들은 알 수 없는 성능 저하량에 대비하기 위해 여분의 용량을 추가하고 있으며, 이는 비용 증가와 희소하고 때로는 유독한 재료의 사용으로 이어진다. 이번 연구는 실제 용량을 더 정확하게 추정하는 데 도움을 주어 더 작은 배터리 와 전기차의 더 긴 주행 거리를 가능하게 할 것이다.

“우리 모델을 사용하더라도 배터리 시스템을 어떻게 사용하는지에 대해 주의하는 것은 여전히 중요합니다,” Onori는 설명했다. “하지만 배터리가 전체 수명 주기 동안 얼마나 많은 에너지를 저장할 수 있는지에 대해 더 큰 확신이 있다면, 그 용량을 더 많이 활용할 수 있습니다. 우리 시스템은 한계가 어디에 있는지를 밝혀내어 배터리를 더 정밀하게 운용할 수 있게 해줍니다.”

논문에 따르면, 예측의 정확도는 실험에서 나타난 실제 배터리 수명의 2퍼센트 이내였다. 이를 통해 전기차에서 퇴역한 오래된 배터리를 전력망 에너지 저장에 사용할 수 있게 된다. “현재로서는 전기차에서 퇴역한 배터리는 품질과 성능이 매우 다양합니다,” Onori는 말했다. “이를 표준화하거나 테스트하거나, 고정형 저장장치용으로 새로 제작된 배터리와 경쟁할 수 있도록 인증하는 신뢰할 수 있고 효율적인 방법은 지금까지 없었습니다.”

전기차 배터리 셀은 차량 총 비용의 약 30퍼센트를 차지한다. 이번 연구는 리튬 배터리 열화를 측정하는 더 정확한 방법을 제공한다.

“연구팀은 전기차에 흔히 사용되는 리튬이온 배터리 유형(리튬 니켈 망간 코발트 산화물)에 실험을 집중하여 리튬 농도와 셀 용량과 같은 주요 내부 변수를 추정했습니다. 하지만 이 프레임워크는 다른 종류의 리튬이온 배터리에도 적용할 수 있고 배터리 열화의 다른 메커니즘도 고려할 수 있을 만큼 충분히 일반적입니다”라고 연구 논문은 밝혔다.

“우리는 우리의 알고리즘이 단순히 컴퓨터에서 실행되는 그럴듯한 이론적 연구에 그치지 않는다는 것을 보여주었습니다,” Onori는 말했다. “오히려 이것은 실용적이고 구현 가능한 알고리즘으로, 내일 당장 자동차에 채택되어 사용된다면 더 오래가는 배터리, 더 신뢰할 수 있는 차량, 더 작은 배터리 팩을 실현할 수 있습니다.”