防火和导热的聚烯基基分离器,使离子电池的安全性得到保障

科学领域:

• 材料科学 材料科学 材料科学
• 电化学 电化学 电化学
• 化学工程是化学工程的重要组成部分.

背景情况:

• 离子电池 (LIB) 对于储能至关重要,但由于传统的聚烯分离器的热稳定性差以及沉积不均,因此面临安全挑战.
• 在LIBs中,热失控带来了重大安全风险,需要开发内在更安全的电池组件.
• 现有的分离器通常具有较差的耐热性和有限的电解质吸收,阻碍了电池的性能和安全性.

研究的目的:

• 为提高离子电池安全性开发一种新的,阻燃的,导热的分离器.
• 为了研究改性化 (FBN) 和三酸 (TPP) 对多烯 (PAN) 纳米纤维分离器的影响.
• 在LIBs中评估制造的PAN@FBN/TPP分离器的热稳定性,电化学性能和安全特性.

主要方法:

• 功能性聚烯 (PAN) 纳米纤维分离器 (PAN@FBN/TPP) 的制造,使用电,结合改性化 (FBN) 和三酸 (TPP).
• 分离器性能的表征包括孔隙性,接触角度,电解质吸收和热稳定性 (收缩,炭残留,峰值热释放率).
• 使用新型分离器组装和测试离子电池电池,以评估循环稳定性,速率性能和热安全参数 (自热温度,热逃散温度,最大温度,热释放率).

主要成果:

• 与商业Celgard分离器相比,PAN@FBN/TPP分离器的孔隙性,电解质吸收和可湿性显著改善.
• 观察到异常的热稳定性,在220°C时没有收缩,在800°C时有大量的炭残留物 (43.7%重量%),大大降低了峰值热释放率 (PHRRmax) 到对照组的30%.
• 使用PAN@FBN/TPP分离器的LIB显示出卓越的循环稳定性,速率性能和显著增强的热安全性,与商业分离器电池相比,关键安全参数增加了81.5%.

结论:

• 开发的PAN@FBN/TPP纳米纤维分离器有效地解决了传统LIB分离器的热稳定性和安全性限制.
• PAN的耐热性和FBN的阻燃性质的结合为高安全性离子电池提供了强大的解决方案.
• 这项工作为制造具有卓越热安全性的LIB提供了一个有前途的战略,为更广泛,更安全的储能应用铺平了道路.