ساخت الکترولیت هیبریدی در باتری لیتیم-یون

محققان موسسه تحقیقاتی نینگبو (Ningbo) چین الکترولیت هیبریدی را ساختند که می‎تواند محدوده ولتاژ باتری‎های لیتیم-یون را تا حد 5 ولت افزایش دهد. این الکترولیت از یک الکترولیت مایع و نانوذارت سیلان (ST) و Al2O3 استفاده کرده و از هر دو مزایای الکترولیت جامد و مایع برخوردار است.

به گزارش «انرژی امروز» از «صنعت و بازار» در مقاله‎ای که در مجله Power Source به چاپ رسید، گزارش شده که پایداری چرخه‎ای و سرعت‎پذیری باتری LiNi0.5Mn1.5O4 Li توسط این الکترولیت هیبریدی بهبود یافته است. تست‎های ایمنی نشان دادند که باتری LiNi0.6Mn0.2Co0.2O2 گرافیت همراه با الکترولیت هیبریدی ایمنی بسیار بیشتری از باتری‎های رایج حاوی الکترولیت مایع دارد.

Al2O3 به عنوان یک پرکننده رایج در الکترولیت‎های پلیمری استفاده می‎شود که پایداری الکتروشیمیایی و هدایت یونی نسبتا بالایی دارد. از طرفی، به منظور غلبه بر مشکل تجمع ذرات و جدایی فازها، نانوذرات Al2O3-ST با ساختار شبه آلی کاربرد دارند.

برای ساخت این الکترولیت هیبریدی نسبت‎های 5% و 10% وزنی از Al2O3-ST با الکترولیت تجاری LiPF6 1 مولار در حلال‎های EC:DMC (3:7) مخلوط شده و با عناوین SSE-5 و SSE-10 نام‎گذاری گردیدند.

تست‎های الکتروشیمیایی نشان دادند که با استفاده از نانوذرات، کاهشی در بازده باتری ایجاد نمی‎شود و از طرفی ظرفیت دشارژ در جریان‎های بالا (2C و 5C) بدست آمده و طول عمر بیشتری نیز حاصل می‎گردد.

بهبود کارایی باتری از طریق این الکترولیت‎های هیبریدی ناشی از 3 ویژگی اساسی است: اول، پایداری آندی الکترولیت هیبریدی محفوظ مانده و بنابراین از اکسیداسیون بیش از حد الکترولیت جلوگیری شده است. دوم، تعداد یون لیتیم بیشتری به دلیل برهم‎کنش آنیون‎ها و نانوذرات Al2O3-ST حاصل می‎گردد که انتقال یون لیتیم را تسریع می‎کند. سوم، حضور سیلان و آلومینا باعث کاهش اشتعال‎پذیری و وقوع اتصال کوتاه در باتری شده و در نتیجه ایمنی باتری را بهبود می‎دهد.