تیم چینی جداکننده باتری جدید مقاوم در برابر دمای بالا را برای بهبود ایمنی باتری لیتیومی توسعه می دهد

اخیرا، نگرانی ها در مورد ایمنی باتری های لیتیومی - به ویژه احتمال افزایش ناگهانی دمای بالا در حین شارژ - توجه قابل توجهی را به خود جلب کرده است. یک تیم تحقیقاتی از موسسه فیزیک مدرن در آکادمی علوم چین، با همکاری دانشگاه لانژو و آزمایشگاه علوم و فناوری پیشرفته انرژی استان گوانگدونگ، فرآیندی نوآورانه برای ایجاد جداکننده های پلی آمید مقاوم در برابر درجه حرارت بالا ایجاد کرده اند. این کار که با استفاده از فناوری ردیابی یونی به دست آمده و توسط شتاب دهنده یون سنگین لانژو پشتیبانی می شود، با هدف بهبود ایمنی باتری های لیتیوم یونی انجام می شود.

این یافته ها که نشان دهنده پیشرفت قابل توجهی در علم مواد باتری است، در مجله ACS Nano منتشر شد. هم نویسنده اول و هم نویسنده مسئول از موسسه فیزیک مدرن هستند.

این تیم توضیح داد که جداکننده ها اجزای حیاتی باتری های لیتیوم یونی هستند، زیرا الکترودها را جدا می کنند و در عین حال امکان انتقال لیتیوم یون را فراهم می کنند. در حالی که باتری های لیتیومی تجاری اکنون به چگالی انرژی تا 300 وات ساعت بر کیلوگرم می رسند، مسائل ایمنی با چگالی انرژی بالاتر حیاتی تر می شود. جداکننده های پلی الفین سنتی، که فاقد پایداری حرارتی هستند و دارای ساختارهای منافذ متناقض هستند، مستعد انقباض در دماهای بالا هستند که به طور بالقوه باعث اتصال کوتاه می شوند.

پلی آمید به دلیل پایداری حرارتی عالی، استحکام مکانیکی بالا و دوام شیمیایی به عنوان یک ماده ایده آل برای جداکننده های ایمن تر در نظر گرفته می شود. توسعه جداکننده های پلی آمید با ساختارهای منافذ ثابت برای بهبود ایمنی باتری ضروری است.

با استفاده از فناوری ردیابی یونی، این تیم یک فرآیند تولید جدید برای جداکننده های پلی آمید ایجاد کرد. این جداکننده ها مزایای قابل توجهی نسبت به پلی الفین ها نشان می دهند:

• مقاومت مکانیکی بالا: تا 150.6 مگاپاسکال.
• پایداری حرارتی عالی: بدون انقباض در 450 درجه سانتیگراد.
• توزیع اندازه منافذ باریک: انحراف معیار <6٪.
• کانال های منافذ تراز عمودی: پیچش = 1.

تحت شرایط آزمایش 3 میلی آمپر بر سانتی متر مربع، سلول های متقارن لیتیوم با استفاده از این جداکننده ها به مدت 1,200 ساعت به طور پایدار چرخیدند و رسوب یکنواخت لیتیوم را نشان دادند و به طور موثر رشد دندریت را سرکوب کردند. علاوه بر این، سلول های کیسه ای فسفات آهن لیتیوم مجهز به جداکننده ها به 1,000 سیکل در دمای اتاق با نرخ حفظ ظرفیت 73.25 درصد دست یافتند و در دمای 150 درجه سانتیگراد به طور قابل اعتماد کار کردند.

این تحقیق رویکرد جدیدی را برای توسعه جداکننده های باتری لیتیوم یون قابل اعتماد و با کارایی بالا و فرآیندهای تولید ارائه می دهد و مسیری امیدوارکننده برای افزایش ایمنی باتری ارائه می دهد.