Литиево-йонните батерии за електрически превозни средства (EV) са изправени пред проблеми с безопасността и стабилността поради прегряване на сепараторите, късо съединение и намалена ефективност. С цел да смекчат тези недостатъци, изследователите са използвали техника на присаждане на полимеризация и са разработили иновативни слоести сепаратори от силициеви наночастици, които са термично стабилни и издръжливи. Батериите с тези сепаратори са по-безопасни и показват подобрена производителност. Това развитие може да допринесе за приемането на електромобили за декарбонизиране на транспортния сектор.
Акумулаторната литиево-йонна батерии (или литиево-йонни батерии или LIB) станаха изключително популярни и повсеместни през последните три десетилетия. Поради високата енергийна плътност, лекото тегло и възможността за презареждане, те се използват широко в мобилни телефони, лаптопи, аудио-визуални устройства, съхранение на енергия и електрически превозни средства (EV) и са се превърнали в неразделна част от ежедневието. LIBs са екологични, осигуряват съхранение на чиста енергия и допринасят за декарбонизиране икономика.
Въпреки това, литиево-йонни батерии са изправени пред риск за безопасността на електрическите превозни средства (EV) и системите за съхранение на енергия главно поради прегряване на полиолефиновите сепаратори. Сепараторите предотвратяват директен контакт между катода и анода, но се стопяват, когато температурата се повиши до 160 °C поради прегряване. В резултат на това анодът и катодът могат да влязат в пряк контакт чрез образуване на Li дендрити, следователно вътрешни къси съединения и неадекватна абсорбция на електролити и намалена ефективност.
Имаше усилия за справяне с този недостатък. Беше обмислено нанасяне на покритие от керамика, но се оказа неподходящо, тъй като увеличаваше дебелината на сепараторите и намаляваше адхезията.
В скорошно проучване изследователите от Националния университет в Инчеон са използвали техника на присадена полимеризация, за да прикрепят равномерен слой от силициев диоксид (SiO2) наночастици към полипропиленови (PP) сепаратори. Така сепараторите са модифицирани с покритие от SiO2 с дебелина 200 nm са по-устойчиви на топлина и потискат образуването на дендрити, като същевременно запазват капацитета за съхранение на енергия. Това предполага, че базираният на полипропилен сепаратор (PPS) на литиево-йонни батерии може да бъде импровизиран, за да смекчи вътрешните къси съединения и да направи батерията по-безопасна и ефективна.
Това развитие е уместно и обещаващо за LIB в електрически превозни средства (EV) и системи за съхранение на енергия. Веднъж комерсиализирани, импровизираните LIB с по-добра безопасност и ефективност могат да помогнат за навлизането на екологични електрически превозни средства.
***
Литература:
- Manthiram, A. Размисъл върху катодната химия на литиево-йонната батерия. Nat Commun 11, 1550 (2020). https://doi.org/10.1038/s41467-020-15355-0
- Парк Дж., и др 2024. Свръхтънки наслоени сепаратори от SiO2 наночастици чрез повърхностна мултифункционална стратегия за литиево-метални батерии: Силно подобрена устойчивост на литиево-дендритни и термични свойства. Материали за съхранение на енергия. Том 65, февруари 2024 г., 103135. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ensm.2023.103135
***
