باتری لیتیومی برای وسایل نقلیه الکتریکی (EVs): جداکننده‌ها با پوشش‌های نانوذرات سیلیس ایمنی را افزایش می‌دهند.  

باتری‌های لیتیوم یون برای وسایل نقلیه الکتریکی (EVs) به دلیل گرم شدن بیش از حد جداکننده‌ها، اتصال کوتاه و کاهش راندمان با مشکلات ایمنی و پایداری مواجه هستند. با هدف کاهش این کاستی‌ها، محققان از تکنیک پلیمریزاسیون پیوند استفاده کردند و جداکننده‌های ابتکاری نانوذرات سیلیکا را توسعه دادند که از نظر حرارتی پایدار و بادوام هستند. باتری های دارای این جداکننده ها ایمن تر هستند و عملکرد بهتری را نشان می دهند. این توسعه می تواند به پذیرش خودروهای برقی به سمت کربن زدایی بخش حمل و نقل کمک کند.  

لیتیوم یون قابل شارژ باتری (یا باتری‌های لیتیوم یون یا LIB) در سه دهه اخیر بسیار محبوب و فراگیر شده‌اند. به دلیل چگالی انرژی بالا، وزن سبک و قابلیت شارژ مجدد، اینها به طور گسترده در تلفن های همراه، لپ تاپ ها، دستگاه های صوتی و تصویری، ذخیره انرژی و وسایل نقلیه موتور الکتریکی (EVs) استفاده می شوند و به بخشی جدایی ناپذیر از زندگی روزمره تبدیل شده اند. LIB ها سازگار با محیط زیست هستند، ذخیره انرژی پاک را فراهم می کنند و به آن کمک می کنند کربن زدایی اقتصاد  

با این حال، لیتیوم یون باتری خطر ایمنی برای وسایل نقلیه الکتریکی (EVs) و سیستم های ذخیره انرژی عمدتاً به دلیل گرم شدن بیش از حد جداکننده های پلی الفین است. جداکننده‌ها از تماس مستقیم بین کاتد و آند جلوگیری می‌کنند، اما زمانی که دما به 160 درجه سانتی‌گراد افزایش می‌یابد، ذوب می‌شوند. در نتیجه، آند و کاتد ممکن است از طریق تشکیل دندریت‌های لی در تماس مستقیم قرار گیرند، بنابراین اتصال کوتاه داخلی و جذب ناکافی الکترولیت‌ها و کاهش بازدهی ایجاد می‌شود.  

تلاش هایی برای رفع این کاستی صورت گرفته است. استفاده از پوشش سرامیک تصور می شد اما نامناسب به نظر می رسید زیرا باعث افزایش ضخامت جداکننده ها و کاهش چسبندگی می شد.  

در یک مطالعه اخیر، محققان دانشگاه ملی اینچئون از تکنیک پلیمریزاسیون پیوند برای اتصال یک لایه یکنواخت از دی اکسید سیلیکون (SiO) استفاده کردند.₂) جداکننده های نانوذرات به پلی پروپیلن (PP). بنابراین جداکننده ها با پوششی از SiO اصلاح شدند₂ با ضخامت 200 نانومتر مقاومت بیشتری در برابر حرارت دارند و تشکیل دندریت را سرکوب می کنند و در عین حال ظرفیت ذخیره انرژی را حفظ می کنند. این نشان می‌دهد که جداکننده مبتنی بر پلی‌پروپیلن (PPS) باتری‌های لیتیوم یونی می‌تواند برای کاهش اتصال کوتاه داخلی و ایمن‌تر و کارآمدتر کردن باتری ساخته شود.  

این توسعه برای LIB ها در وسایل نقلیه الکتریکی (EVs) و سیستم های ذخیره انرژی مناسب و امیدوارکننده است. پس از تجاری سازی، LIB های بداهه با ایمنی و کارایی بهتر می توانند به جذب خودروهای الکتریکی دوستدار محیط زیست کمک کنند.  

*** 

منابع:  

1. Manthiram، A. بازتابی در شیمی کاتد باتری لیتیوم یون. Nat Commun 11, 1550 (2020). https://doi.org/10.1038/s41467-020-15355-0  

2. پارک جی. و همکاران 2024. جداکننده‌های لایه‌ای نانوذرات SiO2 فوق‌العاده نازک با یک استراتژی چند عملکردی سطحی برای باتری‌های لیتیوم فلزی: مقاومت لیتیوم-دندریت و خواص حرارتی بسیار افزایش یافته است. مواد ذخیره انرژی جلد 65، فوریه 2024، 103135. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ensm.2023.103135  

***