نوع مقاله : مقاله پژوهشی
نویسندگان
1 کارشناس محقق/ گروه ذخیره سازهای انرژی پژوهشکده مکانیک
2 گروه ذخیره سازهای انرژی پژوهشکده مکانیک شیراز
چکیده
یکی از دلایل افزایش استقبال از باتری‌های لیتیوم- یون، بهبود قابلیت نرخ‌پذیری و چگالی توان آن‌ها است. تمام اجزای یک باتری از جمله آند، کاتد، الکترولیت و غشاء می‌توانند منجر به محدود شدن قابلیت نرخ‌پذیری باتری‌های لیتیوم- یون شوند. درحالی‌که اکثر تلاش‌ها بر روی معماری جدید الکترود و فرمولاسیون الکترولیت به‌منظور بهبود قابلیت نرخ‌پذیری باتری متمرکز شده‌اند، مطالعات روی غشاها به طور عمده به خواص مکانیکی و فیزیکی آن‌ها محدود شده و توجه کمی به تأثیر آن‌ها بر عملکرد نرخ‌پذیری باتری‌های لیتیوم- یون شده است. در این پژوهش، یک بررسی جامع از خواص فیزیکی، حرارتی و الکتروشیمیایی غشاء باتری دمونتاژشده با قابلیت نرخ دشارژ بالا و غشاء تجاری پلی‌اتیلنی با ضخامت 16 میکرون گزارش شده است. با توجه به پژوهش انجام‌شده، نشان داده شده است که غشاء HDLIB به میزان 26% از زاویه تماس کمتر و ترشوندگی بهتری نسبت به غشاء تجاری پلی‌اتیلنی برخوردار است. همچنین، غشاء HDLIB در دمای °C150 به‌میزان 6/55% کمتر از غشاء پلی‌اتیلنی دچار انقباض شده است که این موضوع می‌تواند از حضور ذرات سرامیک بوهمایت در ساختار آن نشأت گرفته باشد. علاوه‌بر این، این موضوع نشان می‌دهد که غشاء HDLIB می‌تواند نقش مهمی در بهبود قابلیت نرخ‌پذیری و ایمنی باتری‌های لیتیوم- یون ایفا کند
کلیدواژه‌ها
موضوعات
[2] M. E. Sotomayor et al., “Ultra-thick battery electrodes for high gravimetric and volumetric energy density Li-ion batteries,” J. Power Sources, vol. 437, p. 226923, 2019, doi: https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2019.226923.
[3] J. S. Sander, R. M. Erb, L. Li, A. Gurijala, and Y.-M. Chiang, “High-performance battery electrodes via magnetic templating,” Nat. Energy, vol. 1, no. 8, p. 16099, 2016, doi: 10.1038/nenergy.2016.99.
[4] A. M. Colclasure, A. R. Dunlop, S. E. Trask, B. J. Polzin, A. N. Jansen, and K. Smith, “Requirements for Enabling Extreme Fast Charging of High Energy Density Li-Ion Cells while Avoiding Lithium Plating,” J. Electrochem. Soc., vol. 166, no. 8, pp. A1412–A1424, 2019, doi: 10.1149/2.0451908jes.
[5] Z. Du, D. L. Wood, and I. Belharouak, “Enabling fast charging of high energy density Li-ion cells with high lithium ion transport electrolytes,” Electrochem. commun., vol. 103, pp. 109–113, 2019, doi: https://doi.org/10.1016/j.elecom.2019.04.013.
[6] S. Kalnaus et al., “Strain distribution and failure mode of polymer separators for Li-ion batteries under biaxial loading,” J. Power Sources, vol. 378, pp. 139–145, 2018, doi: https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2017.12.029.
[7] L. Peng et al., “Three-Dimensional Coating Layer Modified Polyolefin Ceramic-Coated Separators to Enhance the Safety Performance of Lithium-Ion Batteries,” J. Electrochem. Soc., vol. 166, no. 10, pp. A2111–A2120, 2019, doi: 10.1149/2.1141910jes.
[8] J. Li, C. Daniel, and D. Wood, “Materials processing for lithium-ion batteries,” J. Power Sources, vol. 196, no. 5, pp. 2452–2460, 2011, doi: https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2010.11.001.
[9] X. Huang and J. Hitt, “Lithium ion battery separators: Development and performance characterization of a composite membrane,” J. Memb. Sci., vol. 425–426, pp. 163–168, 2013, doi: https://doi.org/10.1016/j.memsci.2012.09.027.
[10] A. Nahvi Bayani, M. H. Moghim, S. Bahadorikhalili, and A. Ghasemi, “Aluminum Hydroxide-Based Flame-Retardant Composite Separator for Lithium-Ion Batteries,” J. Renew. Energy Environ., vol. 6, no. 2, pp. 15–21, 2019, doi: 10.30501/jree.2019.95923.
[11] S. S. Zhang, “A review on the separators of liquid electrolyte Li-ion batteries,” J. Power Sources, vol. 164, no. 1, pp. 351–364, 2007, doi: https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2006.10.065.
[12] V. Deimede and C. Elmasides, “Separators for Lithium-Ion Batteries: A Review on the Production Processes and Recent Developments,” Energy Technol., vol. 3, no. 5, pp. 453–468, May 2015, doi: https://doi.org/10.1002/ente.201402215.
[13] P. Arora and Z. (John) Zhang, “Battery Separators,” Chem. Rev., vol. 104, no. 10, pp. 4419–4462, Oct. 2004, doi: 10.1021/cr020738u.
)