جداکننده‌های کامپوزیتی الکتروریسی‌شده کوپلی‌استر

مرجع پلیمر در بازار ایران (پلیم پارت) :

جداکننده‌های کامپوزیتی الکتروریسی‌شده کوپلی‌استر مقاوم در برابر شعله و پر شده با نانو سیلیس برای استفاده در باتری‌های لیتیوم‌یون ایمن با عملکرد بالا

چکیده

نقش اساسی جداکننده‌ها در ایمنی و عملکرد الکتروشیمیایی باتری، موجب ساخت جداکننده‌های پیشرفته برای سیستم‌های ذخیره‌سازی انرژی در نسل بعد را ضروری می‌سازد. با این حال، جداکننده­‌های پلی‌­اولفین تجاری معمولی اغلب مشکلاتی با پایداری حرارتی ضعیف و ترشوندگی الکترولیت ناکافی دارند که در نتیجه عملکرد باتری را محدود کرده و مشکلات ایمنی جدی را در باتری­‌های لیتیوم-یون ایجاد می­‌کنند. در این مقاله، یک جداکننده متشکل از نانوذرات سیلیس (SiO₂) و نانوالیاف الکتروریسی‌­شده کوپلی‌­استر P(ET-co-PN)₅ ذاتی مقاوم در برابر شعله، یعنی جداکننده SiO₂@P(ET-co-PN)₅ (SP) گزارش می‌­شود.اسکلت سه بعدی نانوالیاف کوپلی‌­استر بسته‌­بندی‌­شده بااستفاده­ از نانوذرات SiO₂ به جداکننده عملکرد مکانیکی خوب (استحکام کششی 9/8Mpa) و ترشوندگی الکترولیت (جذب الکترولیت 333%)، خواص مقاوم به حرارت و عدم سوختن عالی در برابر حرارت (بدون هیچ انقباضی در ℃ 250 و حداکثر سرعت انتشار گرما(PHRR) 111/6 و همچنین انتشار حرارت کل(THR) 9/4kj/gr) در جداکننده ایجاد می‌­کند. سل‌های ظرفیت بالای 150/2mAh/g، متوسط راندمان کولمبی بالای نزدیک به 100% و حفظ ظرفیت چشمگیر نزدیک به 100% را پس از 220 سیکل در نرخ جریان 0/5c را نشان می‌دهند. علاوه‌­بر این، سل‌های می‌توانند 1000 سیکل را در نرخ جریان 5c با 53 درصد حفظ ظرفیت و تقریبا 100% راندمان کولمبی تحمل کنند. علاوه بر این، ظرفیت اولیهmAh/g 148 را ارائه می‌­دهد و همچنین  123/2mAh/gرا در 45 سیکل در دمای 120 درجه سلسیوس حفظ می­‌کند.

نتیجه­‌گیری

به طور خلاصه، یک جداکننده عملکردی متشکل از نانو ذرات SiO₂ و نانوالیاف الکتروریسی شده PN₅ با موفقیت آماده شد. ادغام نانوالیاف الکتروریسی شده PN₅ مقاوم در برابر حرارت و در برابر شعله و نانوذرات SiO₂ با بسته‌بندی نزدیک، ویژگی مکانیکی خوب، ترشوندگی الکترولیت خوب، ایمنی بالا در برابر آتش و پایداری حرارتی را تضمین می‌کند. سل‌­های با جداکننده SP، ظرفیت تخلیه بالا 150/2mAh/g با حفظ ظرفیت 100% را پس از 220 سیکل در نرخ جریان 0.5C ارائه می‌کنند. حتی در نرخ جریان 5C ، سل با جداکننده SP نیز ظرفیت اولیه  101/8mAh/g با حفظ ظرفیت 53% و متوسط راندمان کولمبی تقریباً 100% پس از 1000 سیکل را نشان داد. شایان ذکر است، سل برپایه جداکننده SP ظرفیت اولیه  148mAh/gرا ارائه می­دهد و 123/2mAh/gرا در 45 سیکل در دمای 120 درجه سلسیوس حفظ می­کند. در مقایسه با جداکننده تجاری PP (Celgard-2500)، این مزیت­های جذاب عملکردی باتری نشان می­دهد که جداکننده SP دارای تحمل حرارتی بالایی است و می­تواند انتقال یون را در محدوده دمایی وسیعی به سادگی انجام دهد و در ایمنی بالا و عملکرد عالی باتری­های لیتیوم-یون از اهمیت قابل توجهی برخوردار می‌­باشد.

دانلود فایل : جداکننده­‌های کامپوزیتی الکتروریسی‌­شده کوپلی‌­استر مقاوم در برابر شعله و پر شده با نانو سیلیس برای استفاده در باتری‌های لیتیوم-یون ایمن با عملکرد بالا

DOI: 10.1016/j.mtener.2023.101462
ترجمه و ویرایش : علیرضا کرفی