Baterie litowo-jonowe są powszechnie stosowane jako akumulatory do ładowania w dzisiejszym świecie. Jednym z procesów, które mogą zakłócić wydajność tych baterii, jest wewnętrzny zwarcie spowodowane bezpośrednim kontaktem między katem a anodem (przewodnikami tworzącymi obwód wewnątrz baterii).
Aby temu zapobiec, można użyć separatorów wykonanych z poliolefinów – rodzaju polimerów, które utrzymują oddzielenie. Jednak te separatory mogą się topić w wyższych temperaturach, a niewłaściwe wchłanianie elektrolitu (niezbędnego do transportu ładunku między elektrodami) może powodować zwarcia i obniżoną wydajność. Wiele różnych metod zostało zaproponowanych w celu rozwiązania tych problemów.
Jedną z tych metod jest zastosowanie powłok ceramicznych na separatorach w celu poprawy ich odporności na ciśnienie i ciepło. Jednak może to zwiększyć grubość separatorów, zmniejszyć ich przyleganie i pogorszyć wydajność baterii. Inną techniką jest użycie powłok polimerowych w procesie znanym jako polimeryzacja przyszczepowa. Polega to na dołączaniu indywidualnych jednostek (monomerów) do separatorów, aby nadać im pożądane właściwości.
Niedawne badania opublikowane w czasopiśmie Energy Storage Materials dowodzą udanej polimeryzacji przeszczepowej na separatorach polipropylenowych (PP), zawierających jednolitą warstwę dwutlenku krzemu (SiO2). Odkrycie to jest wynikiem współpracy dr. Jeongsika Yuna z Wydziału Inżynierii Energetycznej i Chemicznej na Incheon National University.
Dr Yun zainspirował się potrzebą materiałów o wysokiej wydajności do akumulatorów pojazdów elektrycznych, dążąc do uzyskania większego zasięgu jazdy, w dziedzinie której aktywnie pracuje. Oprócz poprawy wydajności baterii, jego celem jest złagodzenie obaw konsumentów dotyczących wybuchów baterii, co potencjalnie mogłoby mieć wpływ na ich decyzję o przyjęciu pojazdów elektrycznych.
Zgodnie z jego słowami: “Wybuchy baterii są często spowodowane topieniem się separatora. Komercyjne separatory baterii są wykonane z poliolefinów – klasy polimerów podatnych na wysoką temperaturę. Dlatego naszym celem było poprawienie stabilności termicznej komercyjnych separatorów, pokrywając je trwałymi materiałami termicznymi, takimi jak cząsteczki SiO2.”
W tym badaniu separator PP był poddawany kilku modyfikacjom. Początkowo pokryto go warstwą poli(uorenu wariantowego), substancji chemicznej wybranej w celu zwiększenia powinowactwa do elektrolitu i stabilności termicznej oraz wprowadzenia reakcji przeszczepu. Następnie na separatorze przeprowadzono przyłączenie cząsteczek metakrylowych, a na końcu nałożono warstwę SiO2. Te modyfikacje sprawiły, że separator stał się silniejszy i bardziej odporny na ciepło, zahamował wzrost dendrytów litu i pomógł poprawić wydajność cykliczną.
Sekcja FAQ:
1. Jakie są główne procesy zakłócające wydajność baterii litowo-jonowych?
– Jednym z procesów zakłócających wydajność baterii litowo-jonowych jest wewnętrzne zwarcie spowodowane bezpośrednim kontaktem między katem a anodem.
2. Jak można temu zapobiec?
– Aby zapobiec wewnętrznemu zwarcie, można użyć separatorów wykonanych z poliolefinów, aby utrzymać oddzielenie między katodą a anodą.
3. Jakie mogą być problemy z zastosowaniem separatorów poliolefinowych?
– Separatory poliolefinowe mogą się topić w wyższych temperaturach, a niewłaściwe wchłanianie elektrolitu może powodować zwarcia i obniżoną wydajność baterii.
4. Jakie są proponowane metody rozwiązania tych problemów?
– Jedną z proponowanych metod jest nakładanie powłok ceramicznych na separatory w celu poprawy ich odporności na ciśnienie i ciepło. Inną metodą jest stosowanie powłok polimerowych poprzez polimeryzację przeszczepową.
5. Jak działa polimeryzacja przeszczepowa?
– Polimeryzacja przeszczepowa polega na dołączaniu indywidualnych jednostek (monomerów) do separatorów, aby nadać im pożądane właściwości.
6. Jakie są wyniki ostatnich badań w dziedzinie baterii litowo-jonowych?
– Niedawne badania dowodzą udanej polimeryzacji przeszczepowej na separatorach polipropylenowych (PP), zawierających jednolitą warstwę dwutlenku krzemu (SiO2). Metoda ta poprawia stabilność termiczną separatorów i wydajność baterii.
7. Jaki jest cel poprawy wydajności baterii w pojazdach elektrycznych?
– Poprawa wydajności baterii ma kluczowe znaczenie dla osiągnięcia większego zasięgu jazdy dla pojazdów elektrycznych i złagodzenia obaw konsumentów dotyczących wybuchów baterii.
Definicje:
– Baterie litowo-jonowe: rodzaj akumulatorów ładowalnych, w których lit stanowi katodę, a substancja wymieniająca jony (elektrolit) umożliwia transfer ładunku.
– Separatory: materiały stosowane w bateriach, które oddzielają anodę od katody, jednocześnie utrzymując przewodnictwo jonowe.
– Poliolefiny: rodzaj polimerów, do których należą polietylen i polipropylen.
– Polimeryzacja przeszczepowa: proces dołączania indywidualnych jednostek (monomerów) do danej powierzchni w celu nadania pożądanych właściwości.
Linki:
– Dowiedz się więcej o pojazdach elektrycznych w czasopiśmie Electric Vehicles Magazine: Electric Vehicles Magazine
The source of the article is from the blog myshopsguide.com