ელექტრო მანქანების ლითიუმ-იონურ ბატარეებს ემუქრებათ უსაფრთხოებისა და სტაბილურობის პრობლემები გამყოფების გადახურების, მოკლე ჩართვისა და შემცირებული ეფექტურობის გამო. ამ ნაკლოვანებების შერბილების მიზნით, მკვლევარებმა გამოიყენეს გრაფტის პოლიმერიზაციის ტექნიკა და შეიმუშავეს სილიციუმის ნანონაწილაკების ინოვაციური ფენიანი გამყოფები, რომლებიც თერმულად სტაბილური და გამძლეა. ამ გამყოფების ბატარეები უფრო უსაფრთხოა და აჩვენეს გაუმჯობესებული შესრულება. ამ განვითარებას შეუძლია ხელი შეუწყოს ელექტრომობილების მიღებას ტრანსპორტის სექტორის დეკარბონიზაციის მიმართულებით.
დატენვის ლითიუმ-იონი ბატარეები (ან Li-ion ბატარეები ან LIBs) ძალიან პოპულარული და ყველგან გავრცელებული გახდა ბოლო სამი ათწლეულის განმავლობაში. მაღალი ენერგიის სიმკვრივის, მსუბუქი წონისა და დატენვის გამო, ისინი ფართოდ გამოიყენება მობილურ ტელეფონებში, ლეპტოპებში, აუდიო-ვიზუალურ მოწყობილობებში, დენის შესანახად და ელექტრომოტორულ მანქანებში (EVs) და გახდა ყოველდღიური ცხოვრების განუყოფელი ნაწილი. LIB-ები ეკოლოგიურად სუფთაა, უზრუნველყოფს სუფთა ენერგიის შენახვას და წვლილი შეაქვს დეკარბონიზაცია ეკონომიკა.
თუმცა, ლითიუმ-იონი ბატარეები ემუქრება უსაფრთხოების საფრთხე ელექტრო მანქანებისთვის (EV) და ენერგიის შესანახი სისტემებისთვის, ძირითადად, პოლიოლეფინის გამყოფების გადახურების გამო. გამყოფები ხელს უშლიან კათოდსა და ანოდს შორის პირდაპირ კონტაქტს, მაგრამ ისინი დნება, როდესაც ტემპერატურა 160 °C-მდე იზრდება გადახურების გამო. შედეგად, ანოდი და კათოდი შეიძლება პირდაპირ კონტაქტში მოვიდეს Li დენდრიტების წარმოქმნით, შესაბამისად შიდა მოკლე ჩართვები და ელექტროლიტების არაადეკვატური შთანთქმა და შემცირებული ეფექტურობა.
იყო მცდელობები ამ ხარვეზის აღმოსაფხვრელად. კერამიკის საფარის გამოყენება ჩათვალეს, მაგრამ უვარგისი აღმოჩნდა, რადგან გაზრდის გამყოფების სისქეს და ამცირებს ადჰეზიას.
ბოლო კვლევაში, მკვლევარებმა ინჩეონის ეროვნულმა უნივერსიტეტმა გამოიყენეს გრაფტის პოლიმერიზაციის ტექნიკა სილიციუმის დიოქსიდის (SiO) ერთიანი ფენის დასამაგრებლად.2) ნანონაწილაკები პოლიპროპილენის (PP) გამყოფებად. ამგვარად, გამყოფები მოდიფიცირებულია SiO-ს საფარით2 200 ნმ სისქის უფრო სითბოს მდგრადია და თრგუნავს დენდრიტების წარმოქმნას ენერგიის შენახვის სიმძლავრის შენარჩუნებით. ეს ვარაუდობს, რომ Li-ion ბატარეების პოლიპროპილენზე დაფუძნებული გამყოფი (PPS) შეიძლება იმპროვიზირებული იყოს შიდა მოკლე ჩართვების შესამცირებლად და ბატარეის უფრო უსაფრთხო და ეფექტური გახადოს.
ეს განვითარება აქტუალური და პერსპექტიულია LIB-ებისთვის ელექტრო სატრანსპორტო საშუალებებში (EVs) და ენერგიის შენახვის სისტემებში. კომერციალიზაციის შემდეგ, უკეთესი უსაფრთხოებისა და ეფექტურობის მქონე იმპროვიზირებული LIB-ებს შეუძლიათ დაეხმარონ ეკოლოგიურად სუფთა ელექტრო მანქანების მიღებაში.
***
წყაროები:
- Manthiram, A. ასახვა ლითიუმ-იონური ბატარეის კათოდური ქიმიის შესახებ. Nat Commun 11, 1550 (2020). https://doi.org/10.1038/s41467-020-15355-0
- პარკ ჯ. et al 2024. ულტრა თხელი SiO2 ნანონაწილაკების ფენიანი გამყოფები ზედაპირული მრავალფუნქციონალიზაციის სტრატეგიით Li-ლითონის ბატარეებისთვის: მაღალი გაძლიერებული Li-დენდრიტის წინააღმდეგობა და თერმული თვისებები. ენერგიის შესანახი მასალები. ტომი 65, 2024 წლის თებერვალი, 103135. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ensm.2023.103135
***
