Litija jonu akumulatori elektriskajiem transportlīdzekļiem (EV) saskaras ar drošības un stabilitātes problēmām, ko izraisa separatoru pārkaršana, īssavienojumi un samazināta efektivitāte. Lai mazinātu šos trūkumus, pētnieki izmantoja transplantāta polimerizācijas paņēmienu un izstrādāja novatoriskus silīcija nanodaļiņu slāņveida separatorus, kas ir termiski stabili un izturīgi. Baterijas ar šiem separatoriem ir drošākas, un tām ir uzlabota veiktspēja. Šī attīstība var veicināt EV ieviešanu transporta nozares dekarbonizācijas virzienā.
Uzlādējams litija jonu akumulatori (vai litija jonu akumulatori vai LIB) pēdējo trīs gadu desmitu laikā ir kļuvuši ārkārtīgi populāri un visuresoši. Pateicoties lielajam enerģijas blīvumam, vieglajam svaram un uzlādējamībai, tos plaši izmanto mobilajos tālruņos, klēpjdatoros, audiovizuālajās ierīcēs, enerģijas krātuvēs un elektromotoros transportlīdzekļos (EV), un tie ir kļuvuši par ikdienas dzīves neatņemamu sastāvdaļu. LIB ir videi draudzīgi, nodrošina tīru enerģijas uzglabāšanu un veicina dekarbonizācija ekonomiku.
Tomēr litija jonu akumulatori saskaras ar elektrisko transportlīdzekļu (EV) un enerģijas uzglabāšanas sistēmu drošības risku galvenokārt poliolefīna separatoru pārkaršanas dēļ. Atdalītāji novērš tiešu kontaktu starp katodu un anodu, bet tie kūst, kad temperatūra pārkaršanas dēļ paaugstinās līdz 160 °C. Rezultātā anods un katods var nonākt tiešā saskarē, veidojot Li dendritus, tādējādi radot iekšējus īssavienojumus un nepietiekamu elektrolītu absorbciju un samazinātu efektivitāti.
Ir bijuši centieni šo trūkumu novērst. Tika domāts par keramikas pārklājuma uzklāšanu, taču tas tika uzskatīts par nepiemērotu, jo tas palielināja separatoru biezumu un samazina adhēziju.
Nesenā pētījumā Inčonas Nacionālās universitātes pētnieki izmantoja transplantāta polimerizācijas paņēmienu, lai piestiprinātu vienmērīgu silīcija dioksīda (SiO) slāni.2) nanodaļiņas uz polipropilēna (PP) separatoriem. Tādējādi separatori ir modificēti ar SiO pārklājumu2 200 nm biezumā ir karstumizturīgāki un nomāc dendrītu veidošanos, vienlaikus saglabājot enerģijas uzglabāšanas jaudu. Tas liek domāt, ka litija jonu akumulatoru polipropilēna separatoru (PPS) var improvizēt, lai mazinātu iekšējos īssavienojumus un padarītu akumulatoru drošāku un efektīvāku.
Šī attīstība ir piemērota un daudzsološa LIB elektriskajos transportlīdzekļos (EV) un enerģijas uzglabāšanas sistēmās. Kad improvizētie LIB ar labāku drošību un efektivitāti ir nonākuši tirgū, tie var palīdzēt ieviest videi draudzīgus elektriskos transportlīdzekļus.
***
Norādes:
- Manthiram, A. Pārdomas par litija jonu akumulatora katoda ķīmiju. Nat Commun 11, 1550 (2020). https://doi.org/10.1038/s41467-020-15355-0
- Parks Dž. un citi 2024. gads. Īpaši plāni SiO2 nanodaļiņu slāņveida separatori ar Li-metāla akumulatoru virsmas daudzfunkcionalizācijas stratēģiju: ļoti uzlabota Li-dendrīta pretestība un termiskās īpašības. Enerģijas uzglabāšanas materiāli. 65. sējums, 2024. gada februāris, 103135. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ensm.2023.103135
***
