Recent, preocupările legate de siguranța bateriilor cu litiu - în special potențialul de temperaturi ridicate bruște în timpul încărcării - au atras o atenție semnificativă. O echipă de cercetare de la Institutul de Fizică Modernă din cadrul Academiei Chineze de Științe, în colaborare cu Universitatea Lanzhou și Laboratorul Provincial de Știință și Tehnologie Energetică Avansată din Guangdong, a dezvoltat un proces inovator pentru crearea separatoarelor de poliimidă rezistente la temperaturi ridicate. Această lucrare, realizată folosind tehnologia pistei ionice și susținută de Lanzhou Heavy Ion Accelerator, își propune să îmbunătățească siguranța bateriilor litiu-ion.
Constatările, reprezentând un progres semnificativ în știința materialelor bateriilor, au fost publicate în revista ACS Nano. Atât primul autor, cât și autorul corespondent sunt de la Institutul de Fizică Modernă.
Echipa a explicat că separatoarele sunt componente vitale ale bateriilor litiu-ion, deoarece izolează electrozii în timp ce permit transportul litiu-ion. În timp ce bateriile comerciale cu litiu ating acum densități de energie de până la 300 Wh/kg, problemele de siguranță devin mai critice odată cu densități de energie mai mari. Separatoarele tradiționale din poliolefine, care nu au stabilitate termică și au structuri de pori inconsistente, sunt predispuse la contracție la temperaturi ridicate, ceea ce poate provoca scurtcircuite.
Poliimida este considerată un material ideal pentru separatoare mai sigure datorită stabilității sale termice excelente, rezistenței mecanice ridicate și durabilității chimice. Dezvoltarea separatoarelor de poliimidă cu structuri consistente de pori este esențială pentru îmbunătățirea siguranței bateriei.
Folosind tehnologia pistelor ionice, echipa a creat un nou proces de fabricație pentru separatoarele de poliimidă. Aceste separatoare demonstrează avantaje semnificative față de cele din poliolefine:
În condiții de testare de 3 mA/cm², celulele simetrice cu litiu care utilizează aceste separatoare au funcționat stabil timp de 1.200 de ore și au prezentat o depunere uniformă de litiu, suprimând în mod eficient creșterea dendritelor. În plus, celulele cu pungi de litiu fier fosfat echipate cu separatoare au atins 1.000 de cicluri la temperatura camerei cu o rată de retenție a capacității de 73,25% și au funcționat fiabil la 150 °C.
Această cercetare oferă o nouă abordare pentru dezvoltarea separatoarelor de baterii litiu-ion fiabile și de înaltă performanță și a proceselor de fabricație, oferind o cale promițătoare pentru îmbunătățirea siguranței bateriei.
