اصلاح غنی از فلوئور جداکننده‌های باتری‌های لیتیوم-یون خود خاموش شونده

مرجع پلیمر در بازار ایران (پلیم پارت) :

اصلاح غنی از فلوئور جداکننده‌های باتری‌های لیتیوم-یون خود خاموش شونده با استفاده از شبکه‌های اتصال متقابل از ترپلیمرهای پلی‌وینیلیدن‌فلوراید دارای عامل شیمیایی به‌منظور افزایش میل ترکیبی الکترولیت و پایداری حرارتی-مکانیکی

چکیده

فرار حرارتی برای توسعه باتری‌های لیتیوم یون (LIBs) با کارایی بالا بسیار مورد توجه است و با ذوب کردن یک جداکننده در دمای بالا در طول خرابی باتری تسریع می‌­گردد. در این مقاله، یک روش آسان، پوشش پلیمری برای جداکننده‌های برپایه پلی پروپیلن (PPSs) گزارش می‌­گردد که ویژگی­‌های حرارتی، مکانیکی و الکتروشیمیایی را افزایش می‌دهد. یک پیوند دوگانه با طراحی مفهومی حاوی ترپلیمر پلی‌وینیلیدین فلوراید (DPVDF) بر روی جداکنندهPPSs  با استفاده از یک روش پوشش‌دهی ساده (DPSs) و به دنبال آن یک فرآیند پیوند متقابل به منظور ساخت جداکننده (DPSX) استفاده ­شد. مقدار مدول یانگ برای جداکننده DPSX از   49/06Mpa به  64/29Mpa افزایش یافت. مقدار انقباض حرارتی DPSX در دمای 140 درجه سلسیوس به مدت 30 دقیقه کمتر از 10% بود، در حالیکه این مقدار برای جداکننده 2/PPS %31 بوده ­است. آزمایش ولتاژ مدار باز در دمای بالا (140 درجه سلسیوس) نشان داد که نیم­‌سل­‌های LiFePO₄ (LFP) با PPS و DPS به ترتیب پس از 10 و 40 دقیقه اتصال کوتاه شدند. با این حال، سل LFP با DPSX هیچ افت ولتاژی حتی پس از 2 ساعت نشان نداد. علاوه بر این، ترشوندگی با الکترولیت به طور قابل توجهی برای DPS و DPSX در مقایسه با PPS افزایش یافت. علاوه بر این، جذب الکترولیت نیز از 65/25% برای (PPS) به 196/63% برای (DPSX) افزایش یافت، که این موضوع به ترشوندگی و ساختار منافذ بهبود­یافته نسبت داده می‌­شود. مقادیر قابلیت سیکل‌­زنی طولانی‌مدت و سرعت نیم‌سل‌های LFP مونتاژ شده با DPS و DPSX به‌طور قابل‌توجهی بالاتر از نیم‌سل‌های LFP با PPS بود، که ارتباط نزدیکی با کاهش مقاومت سل به دلیل تمایل سطحی DPSX با الکترولیت دارد. در نهایت، مشخص شد که پوشش DPVDF عملکردهای خود خاموش شوندگی را به جداکننده می‌­بخشد. آزمایشات شعله نشان داد که DPS و DPSX بلافاصله در عرض یک ثانیه خاموش شدند و بیش از 74/89% از وزن خود را پس از آزمایش سوزاندن حفظ کردند، در حالی که PPS ها بیش از 43/46% (خشک شده) و 59/65% (خیس) وزن خود را از دست دادند.

نتیجه­‌گیری

به طور خلاصه، در این مقاله یک روش پوشش آسان و موثر بر اساس پوشش غوطه‌وری و عملیات پس حرارت را برای جداکننده‌های پیشرفته برپایه PP گزارش شد. تغییر سطح جداکننده PP با PVDFهای حاوی پیوند دوگانه متقاطع، سبب تخلخل خوب 62/64% و توزیع اندازه حفرات باریک با اندازه حفرات متوسط 28/7 نانومتر را ارائه می‌­دهد. همچنین مدول یانگ و قدرت DPSX به ترتیب 64/29Mpa و  52/27Mpa به دست آمد. غنی‌سازی گروه‌های هالوژن F و Cl سبب بهبود میل الکترولیت، ترشوندگی و جذب الکترولیت (196/63%) و همچنین مقاومت در برابر شعله و ویژگی‌های خاموش­‌کنندگی شد. انقباض حرارتی به طور قابل توجهی در DPSX سرکوب شد و سطح جداکننده و وزن بیش از 80% ازآن باقی ماند. در نهایت، نیم‌­سل­‌های LiFePO₄/DPSX/Li دارای کمترین مقاومت سلولی، حفظ ظرفیت تخلیه عالی (%99/11) پس از 100 سیکل، و قابلیت نرخ بهتر نسبت به نیم‌سل‌های LFP با PPS و DPS را نشان می‌دهند. ما امیدواریم که یافته‌های ما بتواند با اعمال عملکردهای مختلف، یک استراتژی موثر برای جداکننده‌های باتری پیشرفته با استفاده از مواد پلیمری ارائه نماید.

دانلود فایل : اصلاح غنی از فلوئور جداکننده‌های باتری‌های لیتیوم-یون خود خاموش شونده با استفاده از شبکه‌های اتصال متقابل از ترپلیمرهای پلی‌وینیلیدن‌فلوراید دارای عامل شیمیایی به‌منظور افزایش میل ترکیبی الکترولیت و پایداری حرارتی-مکانیکی

DOI: 10.1039/d3ta06261a
ترجمه و ویرایش : علیرضا کرفی