ساخت جداکننده پلی‌اتیلن با روکش α-Al2O3 با کارایی بالا برای باتری‌های لیتیوم یون بر پایه پیوندهای هیدروژنی متعدد

مرجع پلیمر در بازار ایران (پلیم پارت) : 

چکیده

جداکننده نقش مهمی در باتری‌های لیتیوم یون(LIBs) دارد. بااین‌حال، جداکننده‌های تجاری دارای نقص­‌های مهم مانند پایداری حرارتی ضعیف و سازگاری کم با الکترولیت مایع هستند. اگرچه پوشش پودر سرامیک روی جداکننده می‌تواند این معایب را کاهش دهد، اما حل مشکل ریزش پوشش سرامیکی از سطح جداکننده همچنان چالش‌­برانگیز است. در این پژوهش، با بهبود ساختار سطح جداکننده پلی‌­اتیلن (PE) با نانوذرات α-Al₂O₃، α-Al₂O₃ اصلاح شده (mAl₂O₃) روی سطح جداکننده PE بهبودیافته با دوپامین (PDA-PE) با پیوندهای هیدروژنی متعدد متصل شده تا جداکننده باتری (PDA@mAl₂O₃-PE) با کارایی بالا ساخته شود. نتایج نشان می‌دهد که جداکننده PDA@mAl₂O₃-PE دارای پایداری حرارتی عالی، عملکرد مکانیکی و ترشوندگی مناسب با الکترولیت است. علاوه براین، رسانایی یونی جداکننده PDA@mAl₂O₃-PE از برای جداکننده PE خالص به  افزایش می­‌یابد. هنگامی که جداکننده PDA@mAl₂O₃-PE در LIBها استفاده می‌­شود، باتری‌های LiCoO₂/Li قابلیت چرخه فوق‌العاده‌ای با ظرفیت تخلیه در نرخ جریان 1Cپس از 100 چرخه با میزان نگهداری ظرفیت 95/8% دارند که بسیار بیشتر از باتری‌های با جداکننده PE (86/4%) می‌­باشند که نشان می‌دهد جداکننده PDA@mAl₂O₃-PE دارای سطح سرامیکی پایدار است که توسط پیوندهای هیدروژنی متعدد متصل شده است و سازگاری بیشتری با الکترولیت دارد که منجربه انتشار سریعتر یون لیتیوم و پایداری چرخه فوق‌العاده می­‌گردد.

نتیجه‌گیری

در این پژوهش، α-Al₂O₃ اصلاح شده (mAl₂O₃) روی سطح جداکننده PE بهبودیافته با دوپامین (PDA-PE) با پیوندهای هیدروژنی متعدد متصل شده تا جداکننده باتری (PDA@mAl₂O₃-PE) با کارایی بالا ساخته شود. مشخص شده است که جداکننده PDA@mAl₂O₃-PE دارای پایداری حرارتی مناسب، عملکرد مکانیکی و ترشوندگی الکترولیت عالی است. علاوه­‌بر این، رسانایی یونی جداکننده PDA@mAl₂O₃-PE از برای جداکننده PE خالص به افزایش می‌­یابد. هنگامیکه جداکننده PDA@mAl₂O₃-PE در باتری‌های LiCoO₂/Li استفاده می­‌شود، LIB حاصل دارای قابلیت چرخه فوق‌العاده‌ با ظرفیت تخلیه با نرخ جریان 10C و پس از 100 سیکل شارژ/دشارژ، 95/8% ظرفیت حفظ می‌­نماید که بسیار بالاتر از باتری‌های با جداکننده PE خالص (4/86%)می­‌باشد. این موضوع نشان می‌دهد که جداکننده PDA@mAl₂O₃-PE دارای سطح سرامیکی پایدار است که توسط پیوندهای هیدروژنی متعدد متصل شده است و سازگاری بیشتری با الکترولیت دارد که منجر به انتشار سریعتر یون لیتیوم و پایداری چرخه فوق العاده می­شود. به­طور خلاصه، نتایج تایید می‌نماید که جداکننده PDA@mAl₂O₃-PE جداکننده عالی برای بهبود ایمنی LIB است. مهمتر از همه، تقویت استحکام پیوند بین جداکننده و پودر سرامیکی از طریق پیوندهای هیدروژنی متعدد، استراتژی موثر برای طراحی و توسعه جداکننده‌های با کارایی بالا برای LIBs فراهم می‌نماید.

دانلود فایل : ساخت جداکننده پلی‌اتیلن با روکش α-Al2O3 با کارایی بالا برای باتری‌های لیتیوم یون بر پایه پیوندهای هیدروژنی متعدد

Reference

Chen H, Ren B, Wang Y, Liu M, He H, Chai L, Jia J, Yang X, Chen J, Li B. The fabrication of high-performance α-Al2O3 coated PE separator for lithium-ion batteries based on multiple hydrogen bonds. Electrochimica Acta. 2023 Oct 10;465:142985.

DOI: 10.1016/j.electacta.2023.142985

ترجمه و ویرایش : هانیه میران موسوی