中国のチームは、リチウム電池の安全性を向上させるために、新しい高温耐性電池セパレーターを開発

近年、リチウム電池の安全性、特に充電中に急激な高温が発生する可能性に対する懸念が大きな注目を集めています。中国科学院現代物理学研究所の研究チームは、蘭州大学および広東省先端エネルギー科学技術研究所と共同で、高温耐性ポリイミドセパレーターを作成するための革新的なプロセスを開発しました。この作業は、イオントラック技術を使用して達成され、Lanzhou Heavy Ion Acceleratorの支援を受けて、リチウムイオン電池の安全性を向上させることを目的としています。

この発見は、バッテリー材料科学の大幅な進歩を表しており、ジャーナルACS Nanoに掲載されました。筆頭著者と責任著者はどちらも現代物理学研究所の出身です。

チームは、セパレーターはリチウムイオン電池の重要なコンポーネントであり、電極を分離しながらリチウムイオンの輸送を可能にすると説明しました。現在、商用リチウム電池のエネルギー密度は最大300 Wh / kgに達していますが、エネルギー密度が高くなると、安全性の問題がより重要になります。従来のポリオレフィンセパレーターは、熱安定性に欠け、細孔構造が一貫性に欠けるため、高温で収縮しやすく、短絡を引き起こす可能性があります。

ポリイミドは、その優れた熱安定性、高い機械的強度、および化学的耐久性により、より安全なセパレーターにとって理想的な材料と見なされています。電池の安全性を向上させるためには、一貫した細孔構造を持つポリイミドセパレーターの開発が不可欠です。

イオントラック技術を用いて、チームはポリイミドセパレーターの新しい製造プロセスを作成しました。これらのセパレータは、ポリオレフィンのセパレータに比べて大きな利点を示しています。

• 高い機械的強度:最大150.6MPa。
• 優れた熱安定性:450°Cで収縮しません。
• 狭い細孔径分布:標準偏差<6%。
• 垂直に整列した細孔チャネル:曲がりくねり= 1。

3mA/cm²の試験条件下で、これらのセパレータを使用したリチウム対称セルは、1,200時間安定してサイクルし、均一なリチウム沈着を示し、樹状突起の成長を効果的に抑制しました。さらに、セパレーターを装備したリン酸鉄リチウムパウチセルは、室温で1,000サイクルを達成し、容量保持率は73.25%で、150°Cで信頼性の高い運転を実現しました。

この研究は、信頼性が高く高性能なリチウムイオン電池セパレータと製造プロセスを開発するための新しいアプローチを提供し、電池の安全性を高めるための有望な道筋を提供します。