Litijska baterija za električna vozila (EV): separatori s premazima od nanočestica silicija povećavaju sigurnost  

Litij-ionske baterije za električna vozila (EV) suočavaju se sa problemima sigurnosti i stabilnosti zbog pregrijavanja separatora, kratkih spojeva i smanjene učinkovitosti. S ciljem ublažavanja ovih nedostataka, istraživači su upotrijebili tehniku ​​graft polimerizacije i razvili inovativne separatore slojevitih nanočestica silicijevog dioksida koji su toplinski stabilni i izdržljivi. Baterije s ovim separatorima su sigurnije i pokazale su poboljšane performanse. Ovaj razvoj može doprinijeti usvajanju električnih vozila u cilju dekarbonizacije transportnog sektora.  

Punjivi litij-ionski baterije (ili Li-ion baterije ili LIB) postale su iznimno popularne i sveprisutne u posljednja tri desetljeća. Zbog velike gustoće energije, male težine i mogućnosti punjenja naširoko se koriste u mobilnim telefonima, prijenosnim računalima, audio-vizualnim uređajima, pohrani energije i električnim motornim vozilima (EV) te su postali sastavni dio svakodnevnog života. LIB-ovi su ekološki prihvatljivi, omogućuju skladištenje čiste energije i doprinose dekarboniziranje Ekonomija.  

Međutim, litij-ion baterije suočavaju se sa sigurnosnim rizikom za električna vozila (EV) i sustave za pohranu energije uglavnom zbog pregrijavanja poliolefinskih separatora. Separatori sprječavaju izravan kontakt između katode i anode, ali se rastapaju kada temperatura poraste na 160 °C zbog pregrijavanja. Kao rezultat toga, anoda i katoda mogu doći u izravan kontakt stvaranjem Li dendrita, što dovodi do unutarnjih kratkih spojeva i neadekvatne apsorpcije elektrolita i smanjene učinkovitosti.  

Bilo je napora da se riješi ovaj nedostatak. Razmišljalo se o nanošenju premaza od keramike, ali se pokazalo neprikladnim jer je povećavao debljinu separatora i smanjivao prianjanje.  

U nedavnoj studiji, istraživači Nacionalnog sveučilišta Incheon upotrijebili su tehniku ​​graft polimerizacije za pričvršćivanje jednolikog sloja silicijevog dioksida (SiO₂) nanočestica u polipropilenske (PP) separatore. Tako su separatori modificirani premazom od SiO₂ debljine 200 nm otporniji su na toplinu i potiskuju stvaranje dendrita, a zadržavaju kapacitet skladištenja energije. Ovo sugerira da se separator na bazi polipropilena (PPS) Li-ionskih baterija može improvizirati kako bi se ublažili unutarnji kratki spojevi i kako bi baterija bila sigurnija i učinkovitija.  

Ovaj razvoj je relevantan i obećavajući za LIB u električnim vozilima (EV) i sustavima za pohranu energije. Jednom komercijalizirani, improvizirani LIB-ovi s boljom sigurnošću i učinkovitosti mogu pomoći u prihvaćanju ekološki prihvatljivih električnih vozila.  

*** 

Reference:  

1. Manthiram, A. Razmišljanje o kemiji katode litij-ionske baterije. Nat Commun 11, 1550 (2020). https://doi.org/10.1038/s41467-020-15355-0  

2. Park J., dr. 2024. Ultra-tanki slojeviti separatori od nanočestica SiO2 prema strategiji površinske višefunkcionalnosti za Li-metalne baterije: Visoko poboljšana otpornost Li-dendrita i toplinska svojstva. Materijali za pohranu energije. Svezak 65, veljača 2024., 103135. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ensm.2023.103135  

***