Litium‑metal batareyalar növbəti nəsil enerji yığımı üçün cəlbedicidir, çünki litium metal çox yüksək nəzəri tutuma malikdir. Xüsusilə NCM90 kimi yüksək nikel tərkibli katodlarla birləşdirildikdə enerji sıxlığı kəskin artır. Lakin yüksək C dərəcələrində (sürətli doldurma/boşalma) həm anod, həm də katod tərəfdə ciddi məhdudiyyətlər yaranır.
CBT separatoru nə edir?
Hanbat Milli Universitetindən professor Sun‑Yul Ryou və komandası sellüloz əsaslı, bikitait seolitlə hopdurulmuş CBT separatoru təqdim edib. Burada:
- sellülozun məsaməli quruluşu
- bikitait seolitin ion keçiriciliyi
birləşərək litium‑ionlar üçün bir‑biri ilə əlaqəli kanallar şəbəkəsi yaradır. CBT separatorunun ion keçiriciliyi 3.45 × 10⁻³ S/cm, Li⁺ transference number isə 0.742 olaraq ölçülüb. Bu, ionların separator boyunca daha sürətli və bərabər paylanmasını, qütbləşmənin azalmasını təmin edir.
Katod və anod üçün ikili fayda
Yüksək dərəcələrdə NCM90 katodunun davranışı kəskin yaxşılaşıb:
- 1C: CBT və adi PE separator – ~197 mAh/g (demək olar ki, eyni)
- 2C: CBT – 187 mAh/g, PE – 165 mAh/g
- 4C: CBT – 163 mAh/g, PE – 115 mAh/g → təxminən 42% artım
Eyni zamanda litium‑metal anod tərəfində dendritlər demək olar ki, müşahidə olunmayıb. Real vaxt müşahidələr göstərib ki, litium CBT ilə daha hamar, sıx qat şəklində çökür və soyulma zamanı bərabər şəkildə çıxarılır.
Uzunmüddətli dövrlərdə də nəticələr təsir edicidir: Li‖NCM90 elementləri 2C doldurma / 4C boşalma rejimində təxminən 2500 dövrdən sonra tutumun ≈60%‑ni saxlayıb. −25°C temperaturda 150 dövr ərzində ilkin tutumun ≈68.9%‑i qorunub; separator isə 200°C‑də struktur bütövlüyünü saxlayıb.
İstehsal üçün praktik yol
Yeni katod/anod materialları hazırlamaq zavod səviyyəsində ciddi dəyişikliklər tələb edir. Halbuki funksional separator mühəndisliyi artıq sənayedə (məsələn, keramika örtüklü separatorlar) istifadə olunur. CBT kimi ion nəqlini tənzimləyən separatorlar gələcək litium‑metal batareyalarda həm yüksək enerji sıxlığı, həm də yüksək güc çıxışı əldə etmək üçün praktik layihələndirmə alətinə çevrilə bilər.
Mənbə: Phys.org
