Siirry päänavigointiin Siirry hakuun Siirry pääsisältöön

Sponge-like Nanoporous SiO2-Based Polyethylene Separators for Safe Fast-Charging Lithium-Ion Batteries

  • Pengfei Lv*
  • , Tianlong Huo
  • , Shang Gao
  • , Peicheng Li
  • , Pengcheng Li
  • , Zhaoyang Guo
  • , Junjie Shi
  • , Di Zhang
  • , Song Xie
  • , Yuanhua He
  • , Meize Pan
  • , Yong Cao*
  • , Kejing Shi
  • *Tämän työn vastaava kirjoittaja
  • Civil Aviation Flight University of China
  • China Lithium Battery Technology Co., Ltd.
  • University of East London

Tutkimustuotos: LehtiartikkeliArticleScientificvertaisarvioitu

2 Sitaatiot (Scopus)

Abstrakti

Fast charging of lithium-ion batteries (LIBs) is currently crucial for the widespread use of electric vehicles and consumer electronics, but this process is challenged by the rapid consumption of liquid electrolytes. Commercial Al2O3 ceramic-based separators show low electrolyte absorption, so they cannot meet the future demands of fast charging. In this study, a sponge-like membrane composed of nanoporous SiO2 and a polyethylene substrate was developed as a separator for LIBs. The as-prepared SiO2-coated separator (S-CS) exhibits an excellent performance, including a high swelling degree (362%), ionic conductivity (7.8 × 10-3 S/cm at 25 °C), and a wide electrochemical stabilization window (5.1 V). The NMC523/S-CS/graphite pouch cell exhibits a discharge capacity retention of 88.9% and a Coulombic efficiency of 99.7% over 500 cycles at a fast-charging rate of 2 C and 25 °C. Furthermore, the cell does not show any lithium plating and a lower surface temperature (33.6 °C) after cycling, which significantly improves the safety of the fast charging of LIBs. Therefore, this study offers useful insights into the effect of separators on fast charging and strategic suggestions for the safe fast-charging of LIBs.

AlkuperäiskieliEnglanti
Sivut28553-28562
Sivumäärä10
JulkaisuACS Applied Nano Materials
Vuosikerta7
Numero24
Varhainen verkossa julkaisun päivämäärä11 jouluk. 2024
DOI - pysyväislinkit
TilaJulkaistu - 27 jouluk. 2024
OKM-julkaisutyyppiA1 Alkuperäisartikkeli tieteellisessä aikakauslehdessä

Rahoitus

The authors would like to thank the support from National Natural Science Foundation of China (No. 22379162), the project of Civil Aircraft Fire Science and Safety Engineering Key Laboratory of Sichuan Province (MZ2022JB02), the Fundamental Research Funds for the Central Universities (CZKY2024086) and the College Student Innovation and Entrepreneurship Program of Civil Aviation Flight University of China (S202310624036).

YK:n kestävän kehityksen tavoitteet

Tämä tuotos edistää seuraavia kestävän kehityksen tavoitteita:

  1. SDG 7 – Edullinen ja puhdas energia
    SDG 7 – Edullinen ja puhdas energia

Sormenjälki

Sukella tutkimusaiheisiin 'Sponge-like Nanoporous SiO2-Based Polyethylene Separators for Safe Fast-Charging Lithium-Ion Batteries'. Ne muodostavat yhdessä ainutlaatuisen sormenjäljen.

Siteeraa tätä