جداکننده چندمنظوره ایروژل قوی برای باتری‌های لیتیوم یونی با دما بالا، سرعت بالا و چرخه طولانی

مرجع پلیمر در بازار ایران (پلیم پارت) :

چکیده

جداکننده­‌ها برای عملکرد عادی باتری‌های لیتیوم یونی (LIB) ضروری هستند. بااین‌حال، جداکننده‌های پلی اولفین تجاری که به طور گسترده مورداستفاده قرار می‌گیرند، دارای برخی کاستی‌های ذاتی مانند تحمل حرارت پایین، اشتعال‌پذیری بالا و ترشوندگی الکترولیت پایین هستند که کاربردهای بیشتر باتری‌های پیشرفته و ایمن را محدود می‌­نماید. در این پژوهش، جداکننده مقاوم به حرارت جدید (درصد انقباض 0% در ۳۰۰ درجه سانتیگراد) و جداکننده ایروژل مقاوم به شعله متشکل از نانوالیاف آرامید (ANFs) را طراحی شده است. جداکننده ANFs به دلیل تخلخل بالا (6/1 ± 86/5% و جذب الکترولیت عالی (695%) دارای رسانایی یونی  mS/cm 1/04 عدد انتقال لیتیوم - یون بالا (0/67) است که می‌تواند LIBها  با عملکرد نرخ‌پذیری و چرخه عالی را ایجاد نماید. به طور خاص، باتری‌های برپایه جداکننده ایروژل ANFs دارای ظرفیت تخلیه ویژه mAh/gr 102 با ظرفیت نگهداری 90/7% و راندمان کولمبی 99/3% پس از ۶۰۰ چرخه در نرخ جریان 5c می­باشند. علاوه بر این، در دمای عملیاتی ۹۰ درجه سانتیگراد، باتری با جداکننده ایروژل ANFs همچنان می‌تواند تخلیه/ شارژ بسیار ثابتی را انجام دهد و پس از ۲۰۰ چرخه در نرخ جریان 3c ، ظرفیت نگهداری 90/1% و بازده کولمبی 99/6% را نشان می‌دهد. براین‌اساس، جداکننده احتمالاً می‌تواند به‌عنوان کاندیدی بالقوه برای کاربرد در LIBهای پیشرفته و ایمن باشد.

نتیجه­‌گیری

در این پژوهش، با استراتژی آسان ، جداکننده ائروژل ANFs انعطاف پذیر  با موفقیت از الیاف آرامید آماده شد. جداکننده ائروژل ANFs دارای تخلخل بالا 6/1± 86/5% و جذب الکترولیت 695% است که به طور قابل توجهی بالاتر از جداکننده PP است. جداکننده ائروژل ANFs دارای بازدارندگی شعله خوب و پایداری حرارتی عالی (برای نمونه T_%5  تا 504 درجه سانتیگراد )می­باشد. به لطف شبکه سه‌بعدی متصل به نانوالیاف و ساختارهای متخلخل فراوان، باتری‌های دارای جداکننده ائروژل ANFs ، عملکرد وعمر چرخه عالی و طولانی در نرخ جریان 5C در دمای اتاق را از خود نشان دادند. به طور قابل توجهی، هنگامی که باتری با جداکننده ائروژل ANFs در معرض دمای 90 درجه سانتیگراد قرار می­گیرد، پایداری چرخه طولانی مدت با ظرفیت 90/1% پس از 200 چرخه در نرخ جریان 3C را دارد. به طور کلی، این پژوهش نه تنها می‌تواند کاربرد ANFs را در LIB‌های پیشرفته تسهیل نماید، بلکه یکی از راه‌حل‌های بالقوه امیدوارکننده برای ایمنی LIB‌ها را نیز فراهم می­سازد.

دانلود فایل : جداکننده چند منظوره ایروژل قوی برای باتری­های لیتیوم یونی با دما بالا، سرعت بالا و چرخه طولانی

Reference

Liu MC, Chen HJ, Wu G, Wang XL, Wang YZ. Multifunctional robust aerogel separator towards high-temperature, large-rate, long-cycle lithium-ion batteries. Chinese Chemical Letters. 2023 May 1;34(5):107546.

DOI: 10.1016/j.cclet.2022.05.060

 ترجمه و ویرایش : هانیه میران موسوی