Litium-ion-batterier for elektriske kjøretøyer (EV-er) står overfor sikkerhets- og stabilitetsproblemer på grunn av overoppheting av separatorer, kortslutninger og redusert effektivitet. Med et mål om å redusere disse manglene, brukte forskere en podepolymeriseringsteknikk og utviklet innovative lagdelte separatorer for silika nanopartikler som er termisk stabile og holdbare. Batterier med disse separatorene er sikrere og viste forbedret ytelse. Denne utviklingen kan bidra til å ta i bruk elbiler for å avkarbonisere transportsektoren.
Den oppladbare Lithium-ion batterier (eller Li-ion-batterier eller LIB-er) har blitt svært populære og allestedsnærværende de siste tre tiårene. På grunn av høy energitetthet, lav vekt og oppladbarhet, er disse mye brukt i mobiltelefoner, bærbare datamaskiner, audiovisuelle enheter, strømlagring og elektriske motorkjøretøyer (EV) og har blitt en integrert del av dagliglivet. LIBer er miljøvennlige, gir ren energilagring og bidrar til avkarbonisering økonomi.
Imidlertid Lithium-ion batterier står overfor sikkerhetsrisiko for elektriske kjøretøy (EV) og energilagringssystemer hovedsakelig på grunn av overoppheting av polyolefinseparatorer. Separatorene hindrer direkte kontakt mellom katode og anode, men de smelter når temperaturen øker til 160 °C på grunn av overoppheting. Som et resultat kan anode og katode komme i direkte kontakt gjennom dannelse av Li-dendritter, derav interne kortslutninger og utilstrekkelig absorpsjon av elektrolytter og redusert effektivitet.
Det har vært forsøk på å håndtere denne mangelen. Det var tenkt på å påføre et belegg av keramikk, men funnet uegnet fordi det økte tykkelsen på separatorene og reduserte vedheft.
I en fersk studie brukte forskerne Incheon National University podepolymeriseringsteknikk for å feste et jevnt lag med silisiumdioksid (SiO)2) nanopartikler til polypropylen (PP) separatorer. Separatorene ble således modifisert med et belegg av SiO2 med en tykkelse på 200 nm er mer varmebestandige og undertrykker dendrittdannelse samtidig som energilagringskapasiteten opprettholdes. Dette antyder at den polypropylenbaserte separatoren (PPS) til Li-ion-batterier kan improviseres for å dempe interne kortslutninger og for å gjøre batteriet tryggere og effektivt.
Denne utviklingen er relevant og lovende for LIB-er innen elektriske kjøretøy (EV-er) og energilagringssystemer. Når de er kommersialisert, kan de improviserte LIB-ene med bedre sikkerhet og effektivitet bidra til å ta i bruk miljøvennlige elektriske kjøretøy.
***
Referanser:
- Manthiram, A. En refleksjon over litium-ion batteri katode kjemi. Nat Commun 11, 1550 (2020). https://doi.org/10.1038/s41467-020-15355-0
- Park J., et al 2024. Ultra-tynne SiO2 nanopartikkel lagdelte separatorer med en overflate multi-funksjonalisering strategi for Li-metall batterier: Svært forbedret Li-dendrit motstand og termiske egenskaper. Energilagringsmaterialer. Bind 65, februar 2024, 103135. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ensm.2023.103135
***
