Az elektromos járművek (EV-k) lítium-ion akkumulátorai biztonsági és stabilitási problémákkal szembesülnek a leválasztók túlmelegedése, rövidzárlatok és csökkent hatékonyság miatt. E hiányosságok enyhítése érdekében a kutatók ojtott polimerizációs technikát alkalmaztak, és innovatív szilícium-dioxid nanorészecskékből álló réteges szeparátorokat fejlesztettek ki, amelyek termikusan stabilak és tartósak. Az ezekkel az elválasztókkal ellátott akkumulátorok biztonságosabbak és jobb teljesítményt mutattak. Ez a fejlemény hozzájárulhat az elektromos járművek elterjedéséhez a közlekedési ágazat szén-dioxid-mentesítése felé.
Újratölthető lítium-ion akkumulátorok (vagy Li-ion akkumulátorok vagy LIB-ek) rendkívül népszerűvé és mindenütt elterjedtté váltak az elmúlt három évtizedben. Nagy energiasűrűségük, könnyű súlyuk és újratölthetőségük miatt széles körben használják mobiltelefonokban, laptopokban, audiovizuális eszközökben, energiatárolókban és elektromos gépjárművekben (EV-k), és a mindennapi élet szerves részévé váltak. A LIB-k környezetbarátak, tiszta energiatárolást biztosítanak és hozzájárulnak szén-dioxid-mentesítés gazdaság.
Azonban a lítium-ion akkumulátorok az elektromos járművek (EV) és az energiatároló rendszerek biztonsági kockázatával szembesülnek, főként a poliolefin szeparátorok túlmelegedése miatt. A leválasztók megakadályozzák a katód és az anód közvetlen érintkezését, de megolvadnak, amikor a hőmérséklet túlmelegedés miatt 160 °C-ra emelkedik. Ennek eredményeként az anód és a katód közvetlen érintkezésbe kerülhet Li dendritek képződésével, így belső rövidzárlatokkal és nem megfelelő elektrolitfelvétellel és csökkentett hatékonysággal.
Törekedtek erre a hiányosság kezelésére. Kerámia bevonat felhordását gondolták, de alkalmatlannak találták, mert megnövelte az elválasztók vastagságát és csökkentette a tapadást.
Egy közelmúltbeli tanulmányban az Incheon National University kutatói ojtott polimerizációs technikát alkalmaztak egységes szilícium-dioxid réteg (SiO) rögzítésére.2) nanorészecskéket polipropilén (PP) szeparátorokká. Az így SiO bevonattal módosított szeparátorok2 A 200 nm vastagságúak hőállóbbak és elnyomják a dendritképződést, miközben megtartják az energiatároló kapacitást. Ez azt sugallja, hogy a Li-ion akkumulátorok polipropilén alapú szeparátora (PPS) rögtönözhető a belső rövidzárlatok csökkentése, valamint az akkumulátor biztonságosabbá és hatékonyabbá tétele érdekében.
Ez a fejlesztés helyénvaló és ígéretes az elektromos járművekben (EV) és az energiatároló rendszerekben működő LIB-k számára. A kereskedelmi forgalomba kerülést követően a jobb biztonsággal és hatékonysággal rendelkező rögtönzött LIB-k elősegíthetik a környezetbarát elektromos járművek elterjedését.
***
Referenciák:
- Manthiram, A. Reflexió a lítium-ion akkumulátor katódkémiájáról. Nat Commun 11, 1550 (2020). https://doi.org/10.1038/s41467-020-15355-0
- Park J., et al 2024. Ultravékony SiO2 nanorészecskék réteges szeparátorok felületi többfunkciós stratégiával Li-metal akkumulátorokhoz: fokozottan megnövelt Li-dendrit ellenállás és termikus tulajdonságok. Energiatároló anyagok. 65. kötet, 2024. február, 103135. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ensm.2023.103135
***
