Літій-іонні батареї для електромобілів (EV) стикаються з проблемами безпеки та стабільності через перегрів сепараторів, короткі замикання та зниження ефективності. Щоб пом’якшити ці недоліки, дослідники використали техніку прищепленої полімеризації та розробили інноваційні шарові сепаратори з наночастинок кремнезему, які є термічно стабільними та довговічними. Батареї з цими сепараторами безпечніші та показали покращену продуктивність. Ця розробка може сприяти прийняттю електромобілів для декарбонізації транспортного сектору.
Перезаряджуваний літій-іонний батареї (або літій-іонні батареї або LIB) стали надзвичайно популярними та повсюдними за останні три десятиліття. Завдяки високій щільності енергії, легкій вазі та можливості перезаряджання вони широко використовуються в мобільних телефонах, ноутбуках, аудіовізуальних пристроях, накопичувачах енергії та електромоторах (EV) і стали невід’ємною частиною повсякденного життя. LIB є екологічно чистими, забезпечують зберігання чистої енергії та сприяють декарбонізація економіки.
Однак літій-іонний батареї стикаються з ризиком для безпеки електромобілів (EV) і систем накопичення енергії, головним чином через перегрів поліолефінових сепараторів. Сепаратори запобігають прямому контакту між катодом і анодом, але вони плавляться, коли температура підвищується до 160 °C через перегрів. У результаті анод і катод можуть увійти в прямий контакт через утворення Li дендритів, отже внутрішні короткі замикання та неадекватне поглинання електролітів і зниження ефективності.
Були спроби усунути цей недолік. Було подумано про нанесення покриття з кераміки, але воно було визнано непридатним, оскільки воно збільшувало товщину сепараторів і знижувало адгезію.
У недавньому дослідженні дослідники Інчхонського національного університету використовували техніку прищепленої полімеризації для приєднання однорідного шару діоксиду кремнію (SiO2) наночастинок до поліпропіленових (ПП) сепараторів. Сепаратори таким чином модифіковані покриттям SiO2 товщиною 200 нм є більш термостійкими та пригнічують утворення дендритів, зберігаючи при цьому здатність накопичувати енергію. Це свідчить про те, що сепаратор на основі поліпропілену (PPS) літій-іонних акумуляторів можна імпровізувати, щоб пом’якшити внутрішні короткі замикання та зробити батарею безпечнішою та ефективнішою.
Ця розробка є актуальною та перспективною для LIB в електромобілях (EV) та системах зберігання енергії. Після виходу на комерціалізацію імпровізовані LIB з кращою безпекою та ефективністю можуть сприяти поширенню екологічних електромобілів.
***
Список використаної літератури:
- Мантірам, А. Роздуми про хімію катода літій-іонної батареї. Nat Commun 11, 1550 (2020). https://doi.org/10.1038/s41467-020-15355-0
- Парк Дж., та ін 2024. Ультратонкі шаруваті сепаратори з наночастинок SiO2 за допомогою стратегії поверхневої багатофункціональності для літій-металевих батарей: значно покращена стійкість до літієвих дендритів і термічні властивості. Матеріали для зберігання енергії. Том 65, лютий 2024 р., 103135. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ensm.2023.103135
***
