Литий-ионные аккумуляторы для электромобилей (EV) сталкиваются с проблемами безопасности и стабильности из-за перегрева сепараторов, коротких замыканий и снижения эффективности. Чтобы устранить эти недостатки, исследователи использовали метод привитой полимеризации и разработали инновационные слоистые сепараторы из наночастиц кремнезема, которые являются термически стабильными и долговечными. Аккумуляторы с такими сепараторами более безопасны и показали улучшенные характеристики. Это развитие может способствовать внедрению электромобилей в целях декарбонизации транспортного сектора.
Перезаряжаемый литий-ионный батареи (или литий-ионные батареи или LIB) стали чрезвычайно популярными и повсеместными за последние три десятилетия. Благодаря высокой плотности энергии, небольшому весу и возможности перезарядки они широко используются в мобильных телефонах, ноутбуках, аудиовизуальных устройствах, накопителях энергии и электромобилях (EV) и стали неотъемлемой частью повседневной жизни. LIB являются экологически чистыми, обеспечивают хранение экологически чистой энергии и способствуют обезуглероживание экономики.
Однако литий-ионный батареи сталкиваются с риском безопасности электромобилей (EV) и систем хранения энергии, главным образом, из-за перегрева полиолефиновых сепараторов. Сепараторы предотвращают прямой контакт катода и анода, но плавятся при повышении температуры до 160 °С из-за перегрева. В результате анод и катод могут вступить в прямой контакт из-за образования литиевых дендритов, что приводит к внутренним коротким замыканиям и недостаточному поглощению электролитов и снижению эффективности.
Были попытки устранить этот недостаток. Была мысль о нанесении покрытия из керамики, но она оказалась неподходящей, поскольку это увеличивает толщину сепараторов и снижает адгезию.
В недавнем исследовании исследователи Инчхонского национального университета использовали технику привитой полимеризации для прикрепления однородного слоя диоксида кремния (SiO2) наночастиц в сепараторы из полипропилена (ПП). Таким образом, сепараторы модифицированы покрытием из SiO.2 толщиной 200 нм являются более термостойкими и подавляют образование дендритов, сохраняя при этом энергоемкость. Это говорит о том, что сепаратор на основе полипропилена (PPS) в литий-ионных батареях можно изготовить своими руками, чтобы смягчить внутренние короткие замыкания и сделать батарею более безопасной и эффективной.
Эта разработка актуальна и перспективна для LIB в электромобилях (EV) и системах хранения энергии. После коммерциализации импровизированные LIB с большей безопасностью и эффективностью могут способствовать внедрению экологически чистых электромобилей.
Ссылки:
- Мантирам, А. Размышления о химии катода литий-ионных аккумуляторов. Нат Коммун 11, 1550 (2020). https://doi.org/10.1038/s41467-020-15355-0
- Пак Дж., и др. 2024. Ультратонкие слоистые сепараторы наночастиц SiO2 с использованием стратегии мультифункциональности поверхности для литий-металлических батарей: значительно повышенная стойкость к литий-дендритам и термические свойства. Материалы для хранения энергии. Том 65, февраль 2024 г., 103135. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ensm.2023.103135
