افزایش پایداری حرارتی و هدایت یون لیتیوم از جداکننده پلی‌اتیلن با پوشش نانوذرات کلوئیدی SiO2 با پوسته متخلخل

چکیده

مرجع پلیمر در بازار ایران (پلیم پارت) : وسایل­ نقلیه ­الکتریکی الزامات بسیار سختی برای باتری­‌های لیتیوم-­یون دارند . با این­‌حال،جداکننده­‌های پلی‌اتیلن تجاری نمی‌­توانند الزاماتی مانند ایمنی بالا و عملکرد الکتروشیمیایی عالی در همه شرایط را برای باتری­‌های لیتیوم-یون برآورده سازند. هدف از این بررسی، افزایش عملکرد الکتروشیمیایی و ایمنی باتری­‌های لیتیوم-یون با استفاده از پوشش دهی جداکننده پلیمری با ذرات چند­عاملی[1] می‌باشد. ابتدا، نانوذرات ­کلوئیدی SiO₂ توسط LiOH برای تشکیل پوسته­ متخلخل و گونه‌های لیتیوم سیلیکات[2] (LSO)به­‌طور همزمان حک گردیده شد. سپس نانوذرات SiO₂ با پوسته متخلخل بر روی‌جداکننده پلی­‌اتیلن به روش غوطه‌وری[3] با استفاده از چسب، پوشش داده شدند. نتایج آزمایش نشان می­‌دهد که نانوذرات SiO₂ با پوسته متخلخل می­‌‌توانند به جداکننده پلی‌­اتیلن، پایداری حرارتی عالی(انقباض‌حرارتی[4] تقریباً صفر درصد در 150 درجه سانتی گراد برای 30 دقیقه) و خواص الکتروشیمیایی (از جمله بهبود رسانایی یونی و تعداد یون انتقالی Li⁺) را ارائه نماید. علاوه‌­بر این، سل Li/LiCoO₂ که از جداکننده‌‌ پلی­‌اتیلن پوشش داده شده توسط SiO₂ با پوسته متخلخل استفاده می­‌نماید، بهترین ماندگاری در عمر چرخه شارژ و تخلیه[5] و عملکرد نرخ جریان[6] (C-rate) را نشان می‌­‍‌‌دهد. ظرفیت تخلیه نگهداری شده­‌ی سل مونتاژ شده با جداکننده LSO-SiO₂ همراه با جداکنندهPE از 69 درصد (سل­‌های مونتاژ شده با جداکننده PE خالص) پس از 100 سیکل در نرخ جریان C 2/. به 86 درصد افزایش می­‌یابد

نتیجه‌­گیری

جداکننده پلی‌­اتیلن با پوشش نانوذرات SiO₂ با پوسته متخلخل و گونه­‌های LSO تهیه گردید، که پایداری حرارتی فوق العاده‌­ای (انقباض حرارتی صفر درصد در 150 درجه سانتی گراد به مدت 30 دقیقه) را نشان می‌دهد. با توجه به مقایسه جداکننده پلی‌­اتیلن خالص[7] و جداکننده پوشش داده شده با SiO₂، جداکننده پلی‌­اتیلن با پوشش LSO-SiO₂، رسانایی یونی بهتر و تعداد بالاتری یون  Li⁺را انتقال می‌­دهد که علت آن‌ را می‌­توان به تشکیل ساختار متخلخل و گونه های LSO که خاصیت هدایت یون بالایی دارند اشاره نمود. علاوه­‌بر این، سل‌های مونتاژ شده با جداکننده LSO-SiO₂@PE نیز طول عمرچرخه شارژ و تخلیه طولانی‌تر و عملکرد C-rate بالاتری را نشان می‌دهند. پایداری حرارتی و هدایت یونی عالی، جدا کننده PE پوشش داده شده با  LSO-SiO₂ را به یک جزء موثر­ در آینده برای باتری­‌های لیتیوم-یون با توان و چگالی­‌های انرژی[8] بالاتر تبدیل می­‌نماید.

[1] Multifunction

[2] Lithium silicate

[3] Di -coating

[4] Thermal shrinkage

[5] Cycle life

[6] C-rate

[7] Pristine

[8] Energy densities

:Refrence

Zheng, H., Wang, Z., Shi, L., Zhao, Y., & Yuan, S. (2019). Enhanced thermal stability and lithium ion conductivity of polyethylene separator by coating colloidal SiO2 nanoparticles

.with porous shell. Journal of colloid and interface science, 554, 29-38

ترجمه و ویرایش : شیرین میران موسوی

هانیه میران موسوی