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
 face safety and stability issues due to overheating of separators, short circuits and reduced efficiency. With an aim to mitigate these shortcomings, researchers used a graft polymerization technique and developed innovative silica nanoparticles layered separators that are thermally stable and durable. Batteries with these separators are safer and showed improved performance. This development can contribute to adoption of EVs towards decarbonising transport sector.){kind=link}