جدا کننده پلی اتیلن عملکردی در باتری های لیتیوم فلزی با کارایی بالا

مرجع پلیمر در بازار ایران (پلیم پارت):

چکیده

جداکننده­ های پلیمری تجاری معمولاً دارای تخلخل محدود، ترشوندگی الکترولیت ضعیف و پایداری حرارتی و مکانیکی ضعیف هستند که می‌تواند عملکرد باتری را به خصوص در چگالی جریان بالا تضعیف کند. در این مقاله، جداکننده کاربردی پلی­‌اتیلن (PE) با مهندسی سطح لایه­ ای از ذرات Ti دوپ شده با SiO₂@Al₂O₃ (که به­ عنوان ST@Al₂O₃-PE مشخص می­‌شود) با خاصیت اسید لوئیس قوی و ساختار متخلخل یکنواخت در یک طرف پلی­ اتیلن تهیه شده است. از سوی دیگر، در این جداکننده ذرات ST@Al₂O₃ با ساختارهای منافذ فراوان و حفره‌های بزرگ می‌توانند مقدار زیادی الکترولیت را ذخیره کنند و مسیر کوتاه‌تری را برای انتقال فراهم کنند و محل‌های اسید لوئیس و ساختار متخلخل ST@Al₂O₃ می‌توانند آبکاری / سلب کردن یون لیتیوم و همچنین تثبیت آند فلز لیتیومی را کنترل کنند. رفتار جداکننده ­های ST@Al₂O₃-PE هدایت یونی بهتری (5.55 mS/cm) و عدد انتقال یون لیتیوم بزرگتر (0.62) را نشان می­‌دهند. در چگالی جریان 1 mA/cm²، سلول‌های متقارن Li/Li با جداکننده ST@Al₂O₃-PE می‌توانند به‌طور پایدار برای بیش از 400 ساعت سیکل_­ بزنند و سلول‌های فسفات آهن لیتیوم/Li و همچنین سلول‌های لیتیوم کبالت/Li با جداکننده ST@Al₂O₃-PE عملکرد سیکل­‌زنی و سرعت خوبی دارد. این کار یک استراتژی جدید برای توسعه جداکننده‌های کاربردی و ترویج کاربرد باتری‌های فلزی لیتیومی ارائه می‌کند.

نتیجه­‌گیری

به طور خلاصه، ساختار زرده-پوسته ST@Al₂O₃ با موفقیت با روش هیدروترمال تهیه شد و بیشتر برای اصلاح جداکننده پلی­‌اتیلن مورد استفاده قرار گرفت. ساختار منحصربه‌فرد زرده-پوسته ذرات ST@Al₂O₃ قادر به جذب الکترولیت بیشتر و ایجاد مسیرهای انتقال یون بیشتری است که انتقال یکنواخت یون بین الکترودها را تضمین می‌کند، بنابراین سینتیک الکتروشیمیایی را به طور قابل توجهی بهبود می‌بخشد و در عین حال رشد دندریت را سرکوب می‌کند. محل‌های فراوان اسید لوئیس ذرات ST@Al₂O₃ ممکن است آنیون‌های موجود در الکترولیت را بی‌حرکت کند و در نتیجه عدد انتقال لیتیوم را افزایش دهد. همچنین، ذرات ST@Al₂O₃ می­‌توانند به جداکننده‌های پلی­‌اتیلنی، استحکام مکانیکی و پایداری حرارتی ببخشند. در نتیجه، LMBها با جداکننده­‌های ST@Al₂O₃-PE دارای قابلیت سرعت عالی و پایداری سیکل­‌زنی هستند. این کار یک استراتژی جدید برای اصلاح جداکننده­‌ها و ترویج کاربرد LMBها ارائه می­دهد.

دانلود فایل: ساختار زرده-پوسته ST@Al2O3 جداکننده پلی اتیلن عملکردی با مکان های پیشرفته اسید لوئیس در باتری های لیتیوم فلزی با کارایی بالا

Reference

Zhou T, Tang W, Lv J, Deng Y, Liu Q, Zhang L, Liu R. Yolk–Shell Structured ST@ Al₂O₃ Enables Functional PE Separator with Enhanced Lewis Acid Sites for High‐Performance Lithium Metal Batteries. Small. 2023 Nov;19(48):2303924.

DOI: 10.1002/smll.202303924

مترجم: علیرضاکرفی