2025-08-25
Как газофазный диоксид кремния и нанооксид алюминия играют положительную роль и демонстрируют свои преимущества в мембранах литий-ионных батарей?
Во-первых, путем вторичного высокотемпературного спекания нанооксида алюминия, микрооксида алюминия и порообразователя EDTA была получена пористая мембрана из оксида алюминия, микроструктура, пористость и смачиваемость электролитом которой были исследованы. Результаты показали, что по сравнению с полимерной мембраной пористая мембрана из нанооксида алюминия обладает более высокой пористостью и лучшими свойствами сохранения электролита. пористая мембрана из нанооксида алюминия, пропитанная электролитом, обладает превосходной электропроводностью, а LiFePO4/графитовые батареи с мембраной из нанооксида алюминия имеют отличные циклические характеристики, характеристики скорости заряда и разряда, а также характеристики при низких температурах. Таким образом, пористый нанооксид алюминия может использоваться в качестве мембраны для литий-ионных батарей.
Во-вторых, путем высокотемпературного спекания дешевого и легкодоступного коммерческого газофазного диоксида кремния получают пористую мембрану из диоксида кремния, которую используют в качестве сепаратора для LiMn2O4/Li-батарей. Пористая мембрана из диоксида кремния обладает хорошими механическими свойствами и пористостью, а также отличными свойствами пропитки и сохранения электролита. Благодаря гидрофильности диоксида кремния и его способности вступать в реакцию с микроколичествами HF в электролите, улучшаются циклические характеристики, скоростные характеристики и низкотемпературные характеристики LiMn2O4/Li-батарей, а также в определенной степени замедляется снижение емкости LiMn2O4 при высоких температурах. Эта недорогая, легкодоступная и обладающая превосходными характеристиками мембрана из газофазного диоксида кремния играет важную роль в повышении характеристик литий-ионных батарей и снижении их цены, а также является полезным вариантом для применения неорганических мембран в литий-ионных батареях.
В-третьих, с помощью самодельного простого устройства методом вторичного анодного окисления была эффективно и экологично изготовлена мембрана из анодного оксида алюминия (Anodic Aluminum Oxide, AAO) с сквозными отверстиями. Толщина мембраны AAO с сквозными отверстиями была уменьшена до 60 мкм, а пористость достигла 72%, при этом была сохранена достаточная механическая прочность. Пленка AAO продемонстрировала отличные свойства поглощения и удержания электролита II, а также лучшие свойства смачивания неводного электролита по сравнению с полимерной мембраной. По сравнению с полимерной мембраной, Li FePO/графитовые батареи с мембраной AAO продемонстрировали лучшие циклические характеристики, характеристики скорости заряда и характеристики при низких температурах. Одновременно с этим было проведено исследование влияния мембраны AAO на характеристики батареи с помощью анализа импеданса переменного тока (EIS). Результаты экспериментов показывают, что мембраны AAO имеют хорошие перспективы применения.
В заключение, путем нанесения электрода на обе стороны пористой алюминиевой мембраны, полученной путем повторного спекания, была изготовлена самоподдерживающаяся интегрированная батарея. Такая самоподдерживающаяся интегрированная батарея обладает хорошими электрохимическими характеристиками, упрощает процесс изготовления батареи, избавляет от необходимости в поддерживающем элементе и внешнем давлении для соединения электрода с мембраной, а также позволяет избежать короткого замыкания внутри батареи в результате смещения мембраны при транспортировке и ударах. Еще более важно то, что такие самоподдерживающиеся интегрированные батареи могут использоваться для проектирования вставных батарейных стеков. Батареи такой конструкции просты в проектировании, управлении и обслуживании, что является полезным ориентиром для проектирования крупных батарей.
Неорганические нанопорошки, такие как газофазный диоксид кремния и нанооксид алюминия, найдут широкое применение и распространение в области литий-ионных батарей.