Elektrisõidukite liitiumioonakud seisavad silmitsi separaatorite ülekuumenemise, lühiste ja vähenenud tõhususe tõttu ohutuse ja stabiilsusega. Nende puuduste leevendamiseks kasutasid teadlased pookpolümerisatsiooni tehnikat ja töötasid välja uuenduslikud ränidioksiidi nanoosakeste kihilised separaatorid, mis on termiliselt stabiilsed ja vastupidavad. Nende eraldajatega akud on ohutumad ja nende jõudlus on paranenud. See areng võib aidata kaasa elektrisõidukite kasutuselevõtule transpordisektori CO2-heite vähendamise suunas.
Taaslaetav liitiumioon patareid (või liitiumioonakud või LIB-id) on viimase kolme aastakümne jooksul muutunud ülipopulaarseks ja üldlevinud. Tänu suurele energiatihedusele, kergele kaalule ja taaslaetavusele kasutatakse neid laialdaselt mobiiltelefonides, sülearvutites, audiovisuaalsetes seadmetes, energiasalvestites ja elektrimootorsõidukites (EV) ning neist on saanud igapäevaelu lahutamatu osa. LIB-id on keskkonnasõbralikud, pakuvad puhast energiasalvestust ja aitavad kaasa dekarboniseerimine majandusele.
Küll aga liitium-ioon patareid elektrisõidukite (EV) ja energiasalvestussüsteemide ohutusrisk on peamiselt tingitud polüolefiinseparaatorite ülekuumenemisest. Separaatorid takistavad otsest kontakti katoodi ja anoodi vahel, kuid need sulavad, kui temperatuur tõuseb ülekuumenemise tõttu 160 °C-ni. Selle tulemusena võivad anood ja katood Li-dendriitide moodustumise kaudu otse kokku puutuda, seega sisemised lühised ja elektrolüütide ebapiisav imendumine ja efektiivsuse vähenemine.
Selle puudusega tegelemiseks on tehtud jõupingutusi. Arvati keraamika katte pealekandmist, kuid leiti, et see ei sobi, kuna see suurendas separaatorite paksust ja vähendas nakkumist.
Hiljutises uuringus kasutasid Incheoni riikliku ülikooli teadlased pookpolümerisatsiooni tehnikat, et kinnitada ühtlane ränidioksiidi kiht (SiO).2) nanoosakestest polüpropüleenist (PP) eraldajateks. Separaatorid on seega muudetud SiO kattega2 200 nm paksused on kuumakindlamad ja pärsivad dendriidi moodustumist, säilitades samal ajal energiasalvestusvõime. See viitab sellele, et liitiumioonakude polüpropüleenil põhinevat eraldajat (PPS) saab sisemiste lühiste leevendamiseks ning aku turvalisemaks ja tõhusamaks muutmiseks improviseerida.
See areng on asjakohane ja paljutõotav elektrisõidukite (EV) ja energiasalvestussüsteemide jaoks. Pärast turustamist võivad parema ohutuse ja tõhususega improviseeritud LIB-d aidata kaasa keskkonnasõbralike elektrisõidukite kasutuselevõtule.
***
viited:
- Manthiram, A. Mõte liitium-ioonaku katoodkeemiast. Nat Commun 11, 1550 (2020). https://doi.org/10.1038/s41467-020-15355-0
- Park J., et al 2024. Üliõhukesed SiO2 nanoosakeste kihilised separaatorid liitiummetallpatareide pinna multifunktsionaliseerimise strateegiaga: kõrgelt täiustatud liitium-dendriidi vastupidavus ja termilised omadused. Energia salvestamise materjalid. 65. köide, veebruar 2024, 103135. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ensm.2023.103135
***
