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.
През последните три десетилетия презареждаемите литиево-йонни батерии (или литиево-йонни батерии, или LIB) станаха изключително популярни и повсеместни. Поради високата си енергийна плътност, лекото си тегло и възможността за презареждане, те се използват широко в мобилни телефони, лаптопи, аудио-визуални устройства, устройства за съхранение на енергия и електрически моторни превозни средства (EV) и са се превърнали в неразделна част от ежедневието. LIB са екологични, осигуряват чисто съхранение на енергия и допринасят за декарбонизацията на икономиката.
Литиево-йонните батерии обаче 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 директен контакт чрез образуване на литиеви дендрити, откъдето идва и вътрешни къси съединения, недостатъчно усвояване 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, изследователи от Националния университет Инчон използваха техника на присадъчна полимеризация, за да прикрепят равномерен слой от наночастици от силициев диоксид (SiO2 ) към полипропиленови (PP) сепаратори. Така модифицираните сепаратори с покритие от SiO2 с дебелина 200 nm са по-устойчиви на топлина и потискат образуването на дендрити, като същевременно запазват капацитета си за съхранение на енергия. Това предполага, че сепараторът на базата на полипропилен (PPS) на литиево-йонните батерии може да бъде импровизиран, за да се смекчат вътрешните къси съединения и да се 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
***
 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}