5분에 80% 충전하는 고효율 배터리 개발 스타트업, 나이오볼트

다른 나라에 비해서 상대적으로 전기차의 발달이 더디다고 평가받는 영국에서 초고속 고효율 배터리가 등장했다.

2019년 영국 캠브리지에서 창업한 나이오볼트(Nyobolt)의 배터리는 5분 이내에 80%까지 충전할 수 있고 용량 손실도 적어 4000회 이상 고속 충전 후에도 80%이상 용량을 유지한다고 EV리포트가 지난달 28일(현지시각) 소개했다.

나이오볼트는 배터리 제작 뿐 아니라 자체적으로 소형 전기 스포츠카까지 시험 제작했다. 이 전기차는 강력한 350kW(800V) 직류(DC) 고속 충전기를 사용한 테스트에서 전기 스포츠카의 배터리가 4분37초 만에 10%에서 80%까지 충전될 수 있다. 이는 155WLTP마일(약 250km)의 주행 거리에 해당한다. WLTP는 표준화된 테스트를 통해, 한 번의 충전으로 전기차가 주행할 수 있는 최대 거리를 의미한다.

이 테스트 결과는 오늘날 대부분의 가장 빠른 충전 차량 속도의 두 배에 달하는 속도다. 또한 처음 4분 동안은 500A의 정전류를 사용해서 단 4분만 충전하면 120마일(약 193km)을 주행할 수 있다. 이에 비해 현재 테슬라의 슈퍼차저는 15~20분 안에 자동차 배터리를 80%까지 충전할 수 있다.

캠브리지 대학 과학자들이 개발한 나이오볼트의 배터리 기술은 특허 받은 차세대 탄소 및 금속 산화물 양극 재료, 혁신적인 셀 설계 및 통합 전력 전자 장치를 활용하여 고출력 배터리 시스템을 만든다. 이 배터리는 대형 트럭, 로봇 공학, 빠른 재충전 주기가 필요한 장치에 다양하게 응용할 수 있다. 

한편, 나이오볼트가 제작한 소형 2인승 전기차는 무게가 1250kg에 불과한 스포츠카로, 배터리가 더 가벼워서 더 나은 핸들링이 가능하다. 

이 스타트업의 당면 목표는 배터리 기술을 선보이고 테스트하는 것이다. 지금은 일반 도로 또는 경주 트랙에서 테스트하기 위해서 소량 생산이 가능하도록 설계했지만, 1년 이내에 생산이 가능하며 2025년까지 대규모 생산을 계획하고 있다. 나이오볼트는 연간 최대 200만 개의 셀을 제조할 수 있도록 배터리 생산을 늘릴 계획이다. 또한, 이 회사는 자사의 기술을 고성능 전기차에 적용하기 위해서 8개 업체와 OEM생산을 협상하고 있다. 

지난 1월, 나이오볼트는 생산 준비가 완료된 파우치 셀 2개에 대한 UN38.3인증을 획득했다. UN38.3 인증은 모든 리튬 기반 배터리 화학 물질의 항공 운송을 위한 전제 조건이며, 생산 및 배송이 시작되기 전에 독립적인 테스트 기관에서 엄격한 환경, 전기 및 기계 안전 테스트를 성공적으로 완료한 후에만 획득할 수 있다. 

이 스타트업이 제공하는 파우치 셀은 3Ah와 23Ah의 두 가지 용량 크기로 제공된다. 3Ah는 3암페어로 파우치 셀을 사용할 때 1시간, 1암페어로 사용할 때는 3시간 사용할 수 있는 용량이다.

이러한 고성능 배터리를 개발할 수 있었던 배경에는 나이오볼트의 개발자들은 F1 경주차용 초고속 배터리를 설계 및 생산한 경험이 있는 최고의 배터리 과학자 및 엔지니어로 구성됐기 때문이다. 이 회사의 기술은 배터리 과학자인 클레어 그레이(Clare Gray)교수와 사이 시바레디(Sai Shivareddy) 박사가 주도한 10년 간의 배터리 연구를 기반으로 한다. 최첨단 슈퍼 커패시터를 발명한 시바레디 박사의 기술은 열을 덜 발생시키는 저임피던스 셀로, 충전 중에 고전력 수준을 더 쉽게 관리할 수 있게 해준다. 또한, 리튬 이온 배터리 셀의 양극 재료는 양극과 음극 사이의 전자 이동을 더 빠르게 해준다. 

또한, 나이오볼트는 첫 번째 파우치 셀에서 고출력 배터리 모듈, 팩 및 직류(DC) 충전기까지 제품 포트폴리오를 확장하려는 야심찬 계획도 갖고 있다. 그래서 지난해 6월에는 영국의 유명한 자동차 이벤트인 굿우드 페스티벌(Goodwood Festival of Speed)에서 자사의 6분 고속 충전 전기차를 선보였으며, 지난해 11월에는 100kW 모바일 슈퍼차저도 선보였다.

아울러, 나이오볼트의 전기차 아키텍처는 기존 플랫폼에 맞게 개조할 수 있어 충전 시간을 크게 줄이고 배터리 수명을 향상시킬 수 있다. 또한, 혁신적인 냉각 시스템 때문에 고속 충전이나 고성능 주행 중에도 발열이 대단히 적다고 한다.