Πρόσφατα, οι ανησυχίες σχετικά με την ασφάλεια των μπαταριών λιθίου - ιδιαίτερα η πιθανότητα ξαφνικών υψηλών θερμοκρασιών κατά τη φόρτιση - έχουν συγκεντρώσει σημαντική προσοχή. Μια ερευνητική ομάδα από το Ινστιτούτο Σύγχρονης Φυσικής της Κινεζικής Ακαδημίας Επιστημών, σε συνεργασία με το Πανεπιστήμιο Lanzhou και το Επαρχιακό Εργαστήριο Προηγμένης Ενεργειακής Επιστήμης και Τεχνολογίας της Γκουανγκντόνγκ, έχει αναπτύξει μια καινοτόμο διαδικασία για τη δημιουργία διαχωριστών πολυϊμιδίου ανθεκτικών στις υψηλές θερμοκρασίες. Αυτό το έργο, που επιτεύχθηκε χρησιμοποιώντας τεχνολογία ιοντικής τροχιάς και υποστηρίζεται από τον επιταχυντή βαρέων ιόντων Lanzhou, στοχεύει στη βελτίωση της ασφάλειας των μπαταριών ιόντων λιθίου.
Τα ευρήματα, που αντιπροσωπεύουν μια σημαντική πρόοδο στην επιστήμη των υλικών μπαταριών, δημοσιεύθηκαν στο περιοδικό ACS Nano. Τόσο ο πρώτος συγγραφέας όσο και ο αντίστοιχος συγγραφέας προέρχονται από το Ινστιτούτο Σύγχρονης Φυσικής.
Η ομάδα εξήγησε ότι οι διαχωριστές είναι ζωτικά συστατικά των μπαταριών ιόντων λιθίου, καθώς απομονώνουν τα ηλεκτρόδια ενώ επιτρέπουν τη μεταφορά ιόντων λιθίου. Ενώ οι εμπορικές μπαταρίες λιθίου φτάνουν τώρα σε ενεργειακές πυκνότητες έως και 300 Wh / kg, τα ζητήματα ασφάλειας γίνονται πιο κρίσιμα με υψηλότερες ενεργειακές πυκνότητες. Οι παραδοσιακοί διαχωριστές πολυολεφίνης, οι οποίοι στερούνται θερμικής σταθερότητας και διαθέτουν ασυνεπείς δομές πόρων, είναι επιρρεπείς σε συρρίκνωση σε υψηλές θερμοκρασίες, προκαλώντας ενδεχομένως βραχυκύκλωμα.
Το πολυϊμίδιο θεωρείται ιδανικό υλικό για ασφαλέστερους διαχωριστές λόγω της εξαιρετικής θερμικής σταθερότητας, της υψηλής μηχανικής αντοχής και της χημικής αντοχής. Η ανάπτυξη διαχωριστών πολυϊμιδίου με συνεπείς δομές πόρων είναι απαραίτητη για τη βελτίωση της ασφάλειας της μπαταρίας.
Χρησιμοποιώντας τεχνολογία ιοντικής τροχιάς, η ομάδα δημιούργησε μια νέα διαδικασία κατασκευής για διαχωριστές πολυϊμιδίου. Αυτοί οι διαχωριστές παρουσιάζουν σημαντικά πλεονεκτήματα έναντι των πολυολεφινών:
Υπό συνθήκες δοκιμής 3 mA/cm², οι συμμετρικές κυψέλες λιθίου χρησιμοποιώντας αυτούς τους διαχωριστές εναλλάσσονταν σταθερά για 1.200 ώρες και έδειξαν ομοιόμορφη εναπόθεση λιθίου, καταστέλλοντας αποτελεσματικά την ανάπτυξη δενδρίτη. Επιπλέον, οι κυψέλες θήκης φωσφορικού σιδήρου λιθίου εξοπλισμένες με τους διαχωριστές πέτυχαν 1.000 κύκλους σε θερμοκρασία δωματίου με ρυθμό συγκράτησης χωρητικότητας 73,25% και λειτούργησαν αξιόπιστα στους 150 ° C.
Αυτή η έρευνα προσφέρει μια νέα προσέγγιση για την ανάπτυξη αξιόπιστων, υψηλής απόδοσης διαχωριστών μπαταριών ιόντων λιθίου και διαδικασιών κατασκευής, παρέχοντας μια πολλά υποσχόμενη πορεία για την ενίσχυση της ασφάλειας των μπαταριών.
