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이륜 혁명: 전기 스쿠터 이용에 따른 대기 오염 저감

30 4월 2019
  • 라젠드라 조쉬(Rajendra Joshi)어플리케이션 개발 관리자

대기 오염은 소리 없는 살인자로, 심장 질환과 뇌졸중, 폐암, 기타 호흡기 질환을 통해 매년 7백만 명이 넘는 사람의 목숨을 앗아가고 있습니다. 세계보건기구의 세계 대기질 데이터베이스(World Ambient Air Quality Database)에 의하면 전 세계 인구 10명 중 9명이 오염된 공기를 마시며 저소득 도시에 사는 인구가 가장 큰 영향을 받습니다. 그런 오염의 상당 부분은 자동차 배출가스에서 기인합니다.

전기 오토바이와 스쿠터는 대기 오염 저감 전략에서 핵심 요소이며 대부분의 시민들에게 전기 자동차 구입 비용을 마련하는 것이 어려운 도시에서는 더욱 그렇습니다. 전기 스쿠터의 주행거리와 수명을 개선하려면 내구성이 좋은 경량의 난연 소재가 필요합니다. 날로 확장되고 있는 이 시장에서 DSM의 엔지니어링 머티리얼즈 포트폴리오는 필수적 입니다.

전기 차량에서 특히 까다로운 부품은 배터리입니다. 제조사는 고용량 배터리로 전기 이륜차의 주행거리를 늘릴 수 있지만, 그런 배터리는 진동과 충격을 견딜 수 있게 충분히 견고하고, 탈착식으로 만들어서 운전자가 편리하게 재충전할 수도 있어야 합니다. 또한 개별 셀을 충방전하는 과정에서 생성되는 고압으로 상당한 열이 발생됩니다. DSM의 소재 포트폴리오에는 이런 까다로운 어플리케이션의 요건을 충족할 수 있는 특수 그레이드들이 포함되어 있습니다.

리튬 이온 배터리

스마트폰과 전기 자동차를 비롯해 폭넓은 범위의 전자제품 어플리케이션에 사용되는 최신 세대 리튬 이온 배터리(LiB)는 납축전지와 비교하여 훨씬 높은 출력 및 에너지 밀도를 생성합니다.

LiB는 서로 연결된 수많은 셀로 구성됩니다. 개별 셀에는 각각 전극과 분리막 및 리튬 이온을 양극에서 음극으로 전도시키는 전해질이 들어 있습니다. LiB에 사용되는 전해질은 가연성으로 합선이나 누출 시 화재나 폭발을 일으킬 수 있어 안전의 우려가 있습니다. LiB의 안정성을 향상시키기 위해 전해질에 전용 첨가제를 혼합함으로써 배터리의 비중, 충방전 효율성, 열안정성, 사이클 성능, 전반적인 안정성과 서비스 수명을 향상시킬 수 있습니다. DSM은 세계 최대의 석시노니트릴(SN) 제조사 중 하나로 전기차, 노트북, 스마트폰 및 야외용 장비에 사용되는 LiB의 안정성을 향상시키는 최고 순도의 첨가제를 제공합니다. 셀 접점의 전해질 누출을 방지하기 위해 프리즘셀을 밀봉하는 데 고성능 플라스틱을 사용할 수 있습니다. 이 어플리케이션에 사용되는 소재는 내화학성이 매우 높아서 금속과 플라스틱 간에 매우 높은 접착력을 제공해야 합니다. DSM의  Xytron  polyphenylene sulphide(PPS, 폴리페닐렌 설파이드) 소재는 무접착제 나노몰딩 기술을 토대로 뛰어난 금속-플라스틱 간 접착력을 보여줍니다.

개별 셀은 퓨즈로 보호되는 버스바로 연결되어 있기 때문에 전체 시스템의 안정성이 필수입니다. 하나 이상의 셀이 변위되면 시스템에 불필요한 전기 및 기계 응력이 가해져 잠재적으로 고장이 발생할 수 있습니다. 이 어플리케이션에 사용되는 소재들은 높은 강성과 치수 안정성, 뛰어난 내열성과 내화학성, 고유 난연성 그리고 각 셀 내에서 발생한 열을 모듈의 방열판으로 이동시킬 수 있는 높은 열 전도성을 보여줘야 합니다. 당사의 Xytron TC5070C 및 TC 5018I 등급은 이 어플리케이션의 특수한 요구를 충족하도록 설계되어 있습니다. DSM은 또한 기존 플라스틱으로 만든 배터리 트레이를 Xytron, Arnite PET 또는 Stanyl PA46 등 열 전도성 플라스틱으로 만든 트레이로 대체할 것을 제안해 왔습니다. 열 전도성 배터리 트레이는 배터리 내의 국지적인 열 발생을 방지하여 전체 배터리 모듈의 열 관리 능력을 크게 향상시키고 사이클 용량을 20% 이상 확대하는 잠재력을 갖고 있습니다.

마지막으로, 전체 배터리 모듈은 배터리 셀 하우징에 싸여 있어서, 차량이 진동과 가혹한 조건에 노출되더라도 각 배터리가 제자리에 있을 수 있습니다. 셀 하우징용 소재는 뛰어난 기계 강도와 내화학성을 보여줘야 합니다. DSM의 Akulon 폴리아미드 컴파운드는 요구되는 강도와 내화학성을 보유할 뿐만 아니라, 가공 편의성과 가연 등급 UL94 V-0를 제공합니다.

귀사의 전기 이륜차 배터리용 소재 요건에 관해 궁금한 점이 있으시면 당사에 문의해 주십시오.

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