فريق صيني يطور فاصل بطارية جديد مقاوم لدرجات الحرارة العالية لتحسين سلامة بطارية الليثيوم

في الآونة الأخيرة ، حظيت المخاوف بشأن سلامة بطاريات الليثيوم - لا سيما احتمال ارتفاع درجات الحرارة المفاجئة أثناء الشحن - باهتمام كبير. طور فريق بحثي من معهد الفيزياء الحديثة في الأكاديمية الصينية للعلوم ، بالتعاون مع جامعة لانتشو ومختبر مقاطعة قوانغدونغ لعلوم وتكنولوجيا الطاقة المتقدمة ، عملية مبتكرة لإنشاء فواصل بوليميد مقاومة لدرجات الحرارة العالية. يهدف هذا العمل ، الذي تم إنجازه باستخدام تقنية المسار الأيوني وبدعم من مسرع الأيونات الثقيلة لانتشو ، إلى تحسين سلامة بطاريات الليثيوم أيون.

تم نشر النتائج ، التي تمثل تقدما كبيرا في علم مواد البطاريات ، في مجلة ACS Nano. كل من المؤلف الأول والمؤلف المقابل من معهد الفيزياء الحديثة.

أوضح الفريق أن الفواصل هي مكونات حيوية لبطاريات الليثيوم أيون ، لأنها تعزل الأقطاب الكهربائية مع السماح بنقل الليثيوم أيون. بينما تصل بطاريات الليثيوم التجارية الآن إلى كثافة طاقة تصل إلى 300 واط / كجم ، تصبح مشكلات السلامة أكثر أهمية مع زيادة كثافة الطاقة. فواصل البولي أوليفين التقليدية ، التي تفتقر إلى الاستقرار الحراري وتتميز بهياكل مسام غير متسقة ، عرضة للانكماش في درجات الحرارة المرتفعة ، مما قد يتسبب في حدوث دوائر كهربائية.

يعتبر البوليميد مادة مثالية للفواصل الأكثر أمانا نظرا لاستقراره الحراري الممتاز وقوته الميكانيكية العالية ومتانته الكيميائية. يعد تطوير فواصل البوليميد ذات هياكل المسام المتسقة أمرا ضروريا لتحسين سلامة البطارية.

باستخدام تقنية المسار الأيوني ، أنشأ الفريق عملية تصنيع جديدة لفواصل البوليميد. تظهر هذه الفواصل مزايا كبيرة على البولي أوليفين:

• قوة ميكانيكية عالية: تصل إلى 150.6 ميجا باسكال.
• استقرار حراري ممتاز: لا انكماش عند 450 درجة مئوية.
• توزيع حجم المسام الضيق: الانحراف المعياري <6٪.
• قنوات المسام المحاذاة رأسيا: الالتواء = 1.

في ظل ظروف الاختبار التي تبلغ 3 مللي أمبير / سم² ، كانت خلايا الليثيوم المتماثلة التي تستخدم هذه الفواصل تدور بثبات لمدة 1,200 ساعة وأظهرت ترسب ليثيوم موحد ، مما أدى إلى قمع نمو التغصنات بشكل فعال. علاوة على ذلك ، حققت خلايا كيس فوسفات الحديد الليثيوم المجهزة بالفواصل 1,000 دورة في درجة حرارة الغرفة بمعدل احتفاظ بسعة 73.25٪ وتعمل بشكل موثوق عند 150 درجة مئوية.

يقدم هذا البحث نهجا جديدا لتطوير فواصل بطاريات الليثيوم أيون وعمليات التصنيع الموثوقة وعالية الأداء ، مما يوفر مسارا واعدا لتعزيز سلامة البطارية.