Lithiová baterie pro elektrická vozidla (EV): Separátory s povlakem nanočástic křemíku zvyšují bezpečnost  

Lithium-iontové baterie pro elektrická vozidla (EV) čelí problémům s bezpečností a stabilitou v důsledku přehřívání separátorů, zkratů a snížené účinnosti. S cílem zmírnit tyto nedostatky použili výzkumníci techniku ​​roubové polymerace a vyvinuli inovativní vrstvené separátory nanočástic oxidu křemičitého, které jsou tepelně stabilní a odolné. Baterie s těmito separátory jsou bezpečnější a vykazují lepší výkon. Tento vývoj může přispět k přijetí EV směrem k dekarbonizaci dopravního sektoru.  

Dobíjecí lithium-iontová baterie (nebo Li-ion baterie nebo LIB) se v posledních třech desetiletích staly mimořádně populárními a všudypřítomnými. Vzhledem k vysoké hustotě energie, nízké hmotnosti a možnosti dobíjení jsou široce používány v mobilních telefonech, laptopech, audiovizuálních zařízeních, úložištích energie a elektrických motorových vozidlech (EV) a staly se nedílnou součástí každodenního života. LIB jsou šetrné k životnímu prostředí, poskytují čisté úložiště energie a přispívají k dekarbonizace ekonomika.  

Nicméně lithium-iontové baterie čelí bezpečnostnímu riziku u elektrických vozidel (EV) a systémů pro skladování energie především kvůli přehřívání polyolefinových separátorů. Separátory zabraňují přímému kontaktu mezi katodou a anodou, ale při zvýšení teploty na 160 °C v důsledku přehřátí se roztaví. V důsledku toho se anoda a katoda mohou dostat do přímého kontaktu prostřednictvím tvorby Li dendritů, a tudíž vnitřních zkratů a nedostatečné absorpce elektrolytů a snížené účinnosti.  

Vyskytly se snahy tento nedostatek řešit. Uvažovalo se o nanášení povlaku z keramiky, ale bylo zjištěno, že není vhodné, protože zvětšuje tloušťku separátorů a snižuje přilnavost.  

V nedávné studii výzkumníci Incheon National University použili techniku ​​roubové polymerace k připojení jednotné vrstvy oxidu křemičitého (SiO₂) separátory nanočástic do polypropylenu (PP). Takto upravené separátory povlakem SiO₂ o tloušťce 200 nm jsou odolnější vůči teplu a potlačují tvorbu dendritů při zachování kapacity akumulace energie. To naznačuje, že separátor Li-ion baterií na bázi polypropylenu (PPS) lze improvizovat, aby se zmírnily vnitřní zkraty a aby byla baterie bezpečnější a účinnější.  

Tento vývoj je relevantní a slibný pro LIB v elektrických vozidlech (EV) a systémech skladování energie. Po uvedení na trh mohou improvizované LIB s lepší bezpečností a účinností pomoci zavádění ekologických elektrických vozidel.  

*** 

Reference:  

1. Manthiram, A. Úvaha o katodové chemii lithium-iontových baterií. Nat Commun 11, 1550 (2020). https://doi.org/10.1038/s41467-020-15355-0  

2. Park J., et al 2024. Ultratenké separátory SiO2 s vrstvou nanočástic se strategií povrchové multifunkčnosti pro Li-metalové baterie: Vysoce vylepšená odolnost proti Li-dendritu a tepelné vlastnosti. Materiály pro skladování energie. Svazek 65, únor 2024, 103135. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ensm.2023.103135  

***