Tim Tiongkok Mengembangkan Pemisah Baterai Tahan Suhu Tinggi Baru untuk Meningkatkan Keamanan Baterai Lithium

Baru-baru ini, kekhawatiran atas keamanan baterai lithium—terutama potensi suhu tinggi yang tiba-tiba selama pengisian—telah menarik perhatian yang signifikan. Sebuah tim peneliti dari Institut Fisika Modern di Akademi Ilmu Pengetahuan Tiongkok, bekerja sama dengan Universitas Lanzhou dan Laboratorium Ilmu dan Teknologi Energi Lanjutan Provinsi Guangdong, telah mengembangkan proses inovatif untuk membuat pemisah polimida tahan suhu tinggi. Pekerjaan ini, yang dicapai dengan menggunakan teknologi ion track dan didukung oleh Lanzhou Heavy Ion Accelerator, bertujuan untuk meningkatkan keamanan baterai lithium-ion.

Temuan ini, yang mewakili kemajuan signifikan dalam ilmu material baterai, diterbitkan dalam jurnal ACS Nano. Baik penulis pertama maupun penulis yang sesuai berasal dari Institut Fisika Modern.

Tim menjelaskan bahwa pemisah adalah komponen penting dari baterai lithium-ion, karena mengisolasi elektroda sambil memungkinkan transportasi lithium-ion. Sementara baterai lithium komersial sekarang mencapai kepadatan energi hingga 300 Wh/kg, masalah keamanan menjadi lebih kritis dengan kepadatan energi yang lebih tinggi. Pemisah poliolefin tradisional, yang tidak memiliki stabilitas termal dan memiliki struktur pori yang tidak konsisten, rentan terhadap penyusutan pada suhu tinggi, yang berpotensi menyebabkan korsleting.

Polyimide dianggap sebagai bahan yang ideal untuk pemisah yang lebih aman karena stabilitas termalnya yang sangat baik, kekuatan mekanik yang tinggi, dan daya tahan kimia. Mengembangkan pemisah polimida dengan struktur pori yang konsisten sangat penting untuk meningkatkan keamanan baterai.

Dengan menggunakan teknologi ion track, tim menciptakan proses manufaktur baru untuk pemisah polimida. Pemisah ini menunjukkan keunggulan yang signifikan dibandingkan pemisah poliolefin:

• Kekuatan mekanik tinggi: hingga 150,6 MPa.
• Stabilitas termal yang sangat baik: tidak ada penyusutan pada 450 °C.
• Distribusi ukuran pori sempit: standar deviasi <6%.
• Saluran pori yang sejajar secara vertikal: liku-liku = 1.

Dalam kondisi pengujian 3 mA/cm², sel simetris litium yang menggunakan pemisah ini berputar secara stabil selama 1.200 jam dan menunjukkan pengendapan litium yang seragam, secara efektif menekan pertumbuhan dendrit. Selain itu, sel kantong lithium besi fosfat yang dilengkapi dengan pemisah mencapai 1.000 siklus pada suhu kamar dengan tingkat retensi kapasitas 73,25% dan dioperasikan dengan andal pada 150°C.

Penelitian ini menawarkan pendekatan baru untuk mengembangkan pemisah baterai lithium-ion dan proses manufaktur yang andal dan berkinerja tinggi, memberikan jalur yang menjanjikan untuk meningkatkan keamanan baterai.