그래핀 배터리는 무엇이고 왜 중요할까?

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요즘 스마트폰 배터리 기술이 꽤 좋습니다. 그러나 기기를 사랑하는 사람들이 절대 만족할 수 없는 것이 있다면 그것은 더 나은 배터리 수명이겠죠. 단 한 번의 충전으로 이틀이나 사흘 동안 사용을 지속한다면 정말 좋을 것 같습니다. 일주일 내내 그렇다면 더 좋겠죠. 그래핀 배터리와 함께라면, 이것은 허황된 꿈이 아닐지도 모릅니다.

그래핀 배터리는 아직 스마트폰과 다른 기기들에 장착되어 있지는 않지만, 삼성이 관련 기술을 가지고 있다는 소문이 있습니다. 미래에는 그래핀이 수십 년 동안 기술 산업이 그토록 의존해온 리튬 이온 배터리를 대체하는 재료가 될 수 있을 것 같습니다..

그것은 많은 가능성을 가진 기술들 중 하나처럼 보이지만 그 목표에 아직 달성하지는 못했죠. 수년 간의 기다림 끝에, 우리는 그래핀 기술의 상용화에 가까워지고 있는 것으로 보입니다. 그래핀 복합체(그래핀을 사용하여 화학적 성질을 강화) 배터리 팩과 같은 첫 번째 소비재들이 시장에 출시되기 시작하고 있으며, 다양한 산업에 걸쳐서 접할 수 있는 훨씬 더 많은 것들이 있습니다.

그래핀 배터리란 무엇인가?

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그래핀 배터리를 탐구하기 전에 그래핀이 무엇이고 어떻게 작동하는지 재빨리 다시 알아볼 필요가 있습니다.

간단히 말해 그래핀은 육각형 또는 벌집 모양의 구조로 단단히 묶인 탄소 동소체입니다. 그래핀을 매우 독특하게 만드는 것은 이 구조가 단지 하나의 원자층이고, 본질적으로 그래핀 시트를 2차원으로 만든다는 것입니다. 이 2D 구조는 우수한 전기 및 열 전도율, 높은 유연성, 높은 강도 및 낮은 무게와 같은 매우 흥미로운 특성을 제공합니다. 우리가 특히 관심을 갖는 것은 전기 및 열 전도율인데, 구리보다 훨씬 뛰어납니다. 이는 가장 흔히 사용되는 전도성 금속 중 하나입니다.

슈퍼커패시터는 훨씬 더 오래 지속되고 거의 즉각적으로 충전되는 배터리를 가능하게 한다. 배터리에 있어서는 그래핀의 능력을 다양하게 활용할 수 있습니다. 그래핀을 배터리로 이상적으로 사용하는 것은 “슈퍼커패시터”이다. 슈퍼커패시터는 기존의 배터리처럼 전류를 저장하지만 놀라운 속도로 충전과 방전이 가능하다.

그래핀과 관련된 풀리지 않은 기술은 배터리와 다른 기술에서 사용하기 위해 이 초박형 시트를 경제적으로 대량으로 제조하는 방법이다. 현재로서는 생산 비용이 엄청나게 비싸지만 그래핀 배터리를 만드는 연구는 현재 진행형이죠.

그래핀 배터리가 스마트폰에 미치는 영향

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2017년에 삼성은 “그래핀 볼”로 돌파구를 열었다. 그 뒤로 다른 소식은 듣지 못했지만요. 이와 비슷하게, 중국 자동차 메이커 GAC는 2021년 9월 첫 자동차에 그래핀 배터리 기술을 탑재할 계획이며 그래핀 알루미늄 이온 셀이 제공하는 잠재적 범위에 대한 열기가 높아지고 있다. 점차 상업성에 가까워지고 있지만, 그래핀 배터리의 주류 채택과는 거리가 멀다. 가격은 저렴하지만 그래핀 복합 대안이 빠르게 시장을 확장하고 있기 때문이죠.(전고체 배터리 등등)

그래핀 파워 셀을 포함한 미래의 스마트폰들은 위에서 설명한 이점을 보여줄 것이다. 핸드셋, 배터리 팩 등은 현재 시장에 나와 있는 급속 충전 기술보다 빠르거나 더 빠르게 충전될 수 있다. 배터리 수명도 하루나 이틀은 더 오래 가지 않더라도 쉽게 지속될 수 있으며, 장치는 지금보다 얇고 가벼워질 수 있다.

그래핀으로의 이동은 같은 크기의 리튬이온 배터리에 비해 60% 이상의 용량을 제공할 수 있다. 더 나은 열 방출과 함께, 더 차가운 배터리는 장치의 수명도 연장시킬 것입니다. 이전 기기의 성능을 최상의 상태로 유지하기 위해 몇 년 후 비싼 배터리 교체 비용을 지불할 필요가 없습니다.

그래핀 배터리는 스마트폰의 두께를 줄이거나 배터리 용량을 늘릴 수 있도록 한다. 또한 빠른 장치 간 충전에 대한 흥미로운 시사점이 있다. 매우 높은 전류와 엄청나게 빠른 충전과 방전 시간을 지원할 수 있는 배터리로, 기기들은 초고속 속도로 서로를 충전할 수 있다.

비록 휴대용 그래핀 배터리 기술은 아직 멀었지만, 미래의 스마트폰, 기기, 전기 자동차, 그리고 더 많은 것들에 대한 감질나는 전망입니다. 다행히도, 하이브리드 그래핀 제품들은 이미 여기에 있고 앞으로 몇 달, 몇 년 안에 훨씬 더 일반적이고 저렴해질 것이다. 그래핀은 확실히 주시해야 할 기술이다.

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