Elektromobilių (EV) ličio jonų akumuliatoriai susiduria su saugos ir stabilumo problemomis dėl separatorių perkaitimo, trumpųjų jungimų ir sumažėjusio efektyvumo. Siekdami sušvelninti šiuos trūkumus, mokslininkai panaudojo transplantato polimerizacijos techniką ir sukūrė naujoviškus silicio nanodalelių sluoksniuotus separatorius, kurie yra termiškai stabilūs ir patvarūs. Akumuliatoriai su šiais separatoriais yra saugesni ir geresni. Ši plėtra gali prisidėti prie EV pritaikymo transporto sektoriuje išmetamo anglies dioksido kiekio mažinimui.
Įkraunamos ličio jonų baterijos (arba ličio jonų baterijos, LIB) per pastaruosius tris dešimtmečius tapo nepaprastai populiarios ir visur paplitusios. Dėl didelio energijos tankio, mažo svorio ir įkraunamumo jos plačiai naudojamos mobiliuosiuose telefonuose, nešiojamuosiuose kompiuteriuose, garso ir vaizdo įrenginiuose, energijos kaupimo įrenginiuose ir elektrinėse transporto priemonėse (EV) ir tapo neatsiejama kasdienio gyvenimo dalimi. LIB yra ekologiškos, užtikrina švarios energijos kaupimą ir prisideda prie ekonomikos dekarbonizacijos.
Tačiau ličio jonų akumuliatoriai kelia pavojų elektrinėms transporto priemonėms (EV) ir energijos kaupimo sistemoms, daugiausia dėl poliolefino separatorių perkaitimo. Separatoriai neleidžia tiesiogiai liestis tarp katodo ir anodo, tačiau jie išsilydo, kai temperatūra dėl perkaitimo pakyla iki 160 °C. Dėl to anodas ir katodas gali tiesiogiai liestis, susidarant ličio dendritams, dėl to gali atsirasti vidinių trumpųjų jungimų, nepakankamas elektrolitų įsisavinimas ir sumažėjęs efektyvumas.
Buvo stengiamasi pašalinti šį trūkumą. Keramikos dangos dengimas buvo apgalvotas, bet pasirodė netinkamas, nes padidino separatorių storį ir sumažino sukibimą.
Neseniai atliktame tyrime Inčono nacionalinio universiteto mokslininkai, naudodami skiepijimo polimerizacijos techniką, pritvirtino vienodą silicio dioksido (SiO2) nanodalelių sluoksnį prie polipropileno (PP) separatorių. Tokiu būdu modifikuoti separatoriai su 200 nm storio SiO2 danga yra atsparesni karščiui ir slopina dendritų susidarymą, tuo pačiu išlaikant energijos kaupimo pajėgumą. Tai rodo, kad ličio jonų akumuliatorių separatorius (PPS) polipropileno pagrindu gali būti modifikuotas, siekiant sumažinti vidinius trumpuosius jungimus ir padaryti akumuliatorių saugesnį bei efektyvesnį.
Ši plėtra yra tinkama ir perspektyvi elektrinių transporto priemonių (EV) ir energijos kaupimo sistemų LIB. Parduodami komercializuoti improvizuoti LIB, pasižymintys didesne sauga ir efektyvumu, gali padėti pradėti naudoti ekologiškas elektrines transporto priemones.
***
Nuorodos:
- Manthiram, A. Ličio jonų akumuliatoriaus katodo chemijos apmąstymas. Nat Commun 11, 1550 (2020). https://doi.org/10.1038/s41467-020-15355-0
- Parkas J. et al 2024. Itin ploni SiO2 nanodalelių sluoksniuotieji separatoriai pagal paviršiaus daugiafunkcio funkcionalumo strategiją, skirtą ličio metalo akumuliatoriams: labai padidintas Li-dendrito atsparumas ir šiluminės savybės. Energijos kaupimo medžiagos. 65 tomas, 2024 m. vasario mėn., 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}