Çinli ekip, lityum pil güvenliğini artırmak için yeni yüksek sıcaklığa dayanıklı pil ayırıcı geliştirdi

Son zamanlarda, lityum pillerin güvenliğine ilişkin endişeler - özellikle şarj sırasında ani yüksek sıcaklık potansiyeli - büyük ilgi gördü. Çin Bilimler Akademisi Modern Fizik Enstitüsü‘nden bir araştırma ekibi, Lanzhou Üniversitesi ve Guangdong İl İleri Enerji Bilimi ve Teknolojisi Laboratuvarı ile işbirliği içinde, yüksek sıcaklığa dayanıklı poliimid ayırıcılar oluşturmak için yenilikçi bir süreç geliştirdi. İyon yolu teknolojisi kullanılarak elde edilen ve Lanzhou Ağır İyon Hızlandırıcı tarafından desteklenen bu çalışma, lityum iyon pillerin güvenliğini artırmayı amaçlıyor.

Pil malzeme biliminde önemli bir ilerlemeyi temsil eden bulgular, ACS Nano dergisinde yayınlandı. Hem ilk yazar hem de sorumlu yazar Modern Fizik Enstitüsü‘ndendir.

Ekip, ayırıcıların, lityum iyon taşınmasına izin verirken elektrotları izole ettikleri için lityum iyon pillerin hayati bileşenleri olduğunu açıkladı. Ticari lityum piller artık 300 Wh/kg‘a kadar enerji yoğunluklarına ulaşırken, daha yüksek enerji yoğunlukları ile güvenlik sorunları daha kritik hale geliyor. Termal stabiliteye sahip olmayan ve tutarsız gözenek yapılarına sahip olan geleneksel poliolefin separatörler, yüksek sıcaklıklarda büzülmeye eğilimlidir ve potansiyel olarak kısa devrelere neden olur.

Poliimid, mükemmel termal stabilitesi, yüksek mekanik mukavemeti ve kimyasal dayanıklılığı nedeniyle daha güvenli ayırıcılar için ideal bir malzeme olarak kabul edilir. Tutarlı gözenek yapılarına sahip poliimid ayırıcılar geliştirmek, pil güvenliğini artırmak için çok önemlidir.

Ekip, iyon yolu teknolojisini kullanarak poliimid ayırıcılar için yeni bir üretim süreci oluşturdu. Bu ayırıcılar, poliolefin olanlara göre önemli avantajlar gösterir:

• Yüksek mekanik mukavemet: 150,6 MPa‘ya kadar.
• Mükemmel termal stabilite: 450 ° C‘de büzülme yok.
• Dar gözenek boyutu dağılımı: standart sapma %<6).
• Dikey olarak hizalanmış gözenek kanalları: kıvrımlılık = 1.

3 mA/cm²‘lik test koşulları altında, bu ayırıcıları kullanan lityum simetrik hücreler 1.200 saat boyunca stabil bir şekilde döndü ve dendrit büyümesini etkili bir şekilde baskılayarak düzgün lityum birikimi gösterdi. Ayrıca, separatörlerle donatılmış lityum demir fosfat torba hücreleri, %1,000 kapasite tutma oranıyla oda sıcaklığında 73.25 döngü elde etti ve 150°C‘de güvenilir bir şekilde çalıştı.

Bu araştırma, güvenilir, yüksek performanslı lityum iyon pil ayırıcıları ve üretim süreçleri geliştirmek için yeni bir yaklaşım sunarak pil güvenliğini artırmak için umut verici bir yol sağlıyor.