Lithium-ion rafhlöður fyrir rafknúin farartæki (EVs) standa frammi fyrir öryggis- og stöðugleikavandamálum vegna ofhitnunar á skiljum, skammhlaups og minni skilvirkni. Með það að markmiði að draga úr þessum göllum notuðu vísindamenn ígræðslu fjölliðunartækni og þróuðu nýstárlegar kísilnanóagnir lagskipt skiljur sem eru varma stöðugar og endingargóðar. Rafhlöður með þessum skiljum eru öruggari og sýndu betri afköst. Þessi þróun getur stuðlað að upptöku rafbíla í átt að kolefnislosandi flutningageiranum.
Endurhlaðanleg litíumjón rafhlöður (eða Li-ion rafhlöður eða LIB) hafa orðið gríðarlega vinsælar og alls staðar á síðustu þremur áratugum. Vegna mikillar orkuþéttleika, léttrar þyngdar og endurhlaðanleika eru þetta mikið notaðar í farsímum, fartölvum, hljóð- og myndbúnaði, rafgeymslu og rafknúnum vélknúnum ökutækjum (EVs) og eru orðin órjúfanlegur hluti af daglegu lífi. LIB eru vistvæn, veita hreina orkugeymslu og stuðla að kolefnislosun hagkerfi.
Hins vegar Lithium-ion rafhlöður standa frammi fyrir öryggisáhættu fyrir rafknúin ökutæki (EVs) og orkugeymslukerfi, aðallega vegna ofhitnunar pólýólefínskilja. Skiljurnar koma í veg fyrir beina snertingu bakskauts og rafskauts, en þær bráðna þegar hitastigið fer upp í 160 °C vegna ofhitnunar. Afleiðingin er sú að rafskaut og bakskaut geta komist í beina snertingu við myndun Li dendrita, þar af leiðandi innri skammhlaup og ófullnægjandi frásog raflausna og minni skilvirkni.
Það hefur verið reynt að bregðast við þessum ágalla. Hugsað var um að setja á keramikhúð en fannst óhentugt vegna þess að það jók þykkt skiljanna og minnkaði viðloðun.
Í nýlegri rannsókn notuðu vísindamenn Incheon National University ígræðslu fjölliðunartækni til að festa samræmt lag af kísildíoxíði (SiO)2) nanóagnir í pólýprópýlen (PP) skiljur. Skiljurnar breyttust þannig með lag af SiO2 af 200 nm þykkt eru hitaþolnari og bæla niður myndun dendríts en viðhalda orkugeymslugetu. Þetta bendir til þess að hægt sé að gera pólýprópýlen-undirstaða skilju (PPS) Li-ion rafhlöðu til að draga úr innri skammhlaupum og gera rafhlöðuna öruggari og skilvirkari.
Þessi þróun er viðeigandi og lofar góðu fyrir LIB í rafknúnum ökutækjum (EVS) og orkugeymslukerfum. Þegar þær hafa verið markaðssettar geta hinar margslungnu LIB með betra öryggi og skilvirkni hjálpað til við notkun vistvænna rafknúinna ökutækja.
***
Tilvísanir:
- Manthiram, A. Hugleiðing um bakskautsefnafræði litíumjónarafhlöðu. Nat Commun 11, 1550 (2020). https://doi.org/10.1038/s41467-020-15355-0
- Park J., et al 2024. Ofurþunnur SiO2 nanóagna lagskiptur skiljur með yfirborðs fjölvirkni stefnu fyrir Li-málm rafhlöður: Mjög aukið Li-dendrite viðnám og hitauppstreymi eiginleika. Orkugeymsluefni. 65. bindi, febrúar 2024, 103135. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ensm.2023.103135
***
