Litij-ionske baterije za električna vozila (EV) se soočajo s težavami glede varnosti in stabilnosti zaradi pregretja separatorjev, kratkih stikov in zmanjšane učinkovitosti. Da bi ublažili te pomanjkljivosti, so raziskovalci uporabili tehniko cepljene polimerizacije in razvili inovativne separatorje s plastmi nanodelcev silicijevega dioksida, ki so toplotno stabilni in vzdržljivi. Baterije s temi ločilniki so varnejše in so pokazale izboljšano zmogljivost. Ta razvoj lahko prispeva k uvajanju električnih vozil za razogljičenje prometnega sektorja.
Litij-ion za ponovno polnjenje baterije (ali litij-ionske baterije ali LIB) so v zadnjih treh desetletjih postale izjemno priljubljene in vseprisotne. Zaradi visoke gostote energije, majhne teže in možnosti polnjenja se pogosto uporabljajo v mobilnih telefonih, prenosnih računalnikih, avdio-vizualnih napravah, hranilnikih energije in električnih motornih vozilih (EV) in so postali sestavni del vsakdanjega življenja. LIB so okolju prijazni, zagotavljajo čisto shranjevanje energije in prispevajo k razogljičenje gospodarstvo.
Vendar pa litij-ionski baterije se soočajo z varnostnim tveganjem za električna vozila (EV) in sisteme za shranjevanje energije, predvsem zaradi pregretja poliolefinskih separatorjev. Separatorji preprečujejo neposreden stik med katodo in anodo, vendar se stopijo, ko temperatura naraste na 160 °C zaradi pregretja. Posledično lahko prideta anoda in katoda v neposreden stik s tvorbo dendritov Li, kar povzroči notranje kratke stike in neustrezno absorpcijo elektrolitov ter zmanjšano učinkovitost.
Bilo je prizadevanj za odpravo te pomanjkljivosti. Razmišljali so o nanosu prevleke iz keramike, vendar se je izkazalo za neprimerno, ker je povečala debelino separatorjev in zmanjšala oprijem.
V nedavni študiji so raziskovalci Nacionalne univerze Incheon uporabili tehniko polimerizacije cepljenja za pritrditev enotne plasti silicijevega dioksida (SiO2) nanodelcev v polipropilenske (PP) separatorje. Tako modificirani separatorji s prevleko iz SiO2 debeline 200 nm so bolj odporni na vročino in zavirajo nastajanje dendritov, hkrati pa ohranjajo zmogljivost shranjevanja energije. To nakazuje, da je separator na osnovi polipropilena (PPS) Li-ionskih baterij mogoče improvizirati za ublažitev notranjih kratkih stikov ter narediti baterijo varnejšo in učinkovitejšo.
Ta razvoj je primeren in obetaven za LIB v električnih vozilih (EV) in sistemih za shranjevanje energije. Ko bodo enkrat komercializirani, lahko improvizirani LIB z večjo varnostjo in učinkovitostjo pomagajo pri uveljavljanju okolju prijaznih električnih vozil.
***
Reference:
- Manthiram, A. Razmislek o kemiji katode litij-ionske baterije. Nat Commun 11, 1550 (2020). https://doi.org/10.1038/s41467-020-15355-0
- Park J., sod 2024. Izjemno tanki separatorji s plastmi nanodelcev SiO2 s površinsko multifunkcionalno strategijo za Li-kovinske baterije: močno izboljšana odpornost Li-dendritov in toplotne lastnosti. Materiali za shranjevanje energije. Zvezek 65, februar 2024, 103135. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ensm.2023.103135
***
