Substrat bicouche PET/PVDF

Jul 17, 2023

22 mars 2023

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faits vérifiés

publication évaluée par des pairs

relire

par l'Université Shinshu

Un stockage efficace de l’énergie est primordial pour la transition de la société vers les énergies renouvelables. Les batteries au lithium métal (LMB) ont le potentiel de doubler la quantité d'énergie stockée dans une seule charge par rapport aux batteries lithium-ion (LIB) actuelles, mais la croissance des dendrites de lithium et la consommation d'électrolytes dans les technologies LMB actuelles entravent les performances des batteries.

Les substrats pour électrolytes polymères solides (SPE) offrent une solution potentielle aux limitations actuelles du LMB, mais les SPE nécessitent leur propre optimisation avant d'être intégrés dans les systèmes LMB entièrement solides (ASSLMB).

Une équipe composée d'éminents scientifiques de l'Université de Shinshu, de l'Université de Kyoto et de l'Université de Sungkyunkwan a récemment rapporté le développement d'une membrane non tissée bicouche en microfibre de polyéthylène téréphtalate (PET) et nanofibres de fluorure de polyvinylidène (PVDF) utilisant une méthode de pressage mécanique, qui agit comme un séparateur pour le LIB. systèmes pour éviter les courts-circuits entre les électrodes.

Le séparateur a démontré une mouillabilité améliorée, ou la capacité du liquide électrolytique contenant des ions lithium à entrer en contact avec les électrodes, ainsi qu'une stabilité thermique du système de batterie. Il est important de noter que cette membrane bicouche peut également être utilisée dans les SPE des systèmes LMB pour prévenir la croissance néfaste des dendrites de lithium et les défaillances structurelles.

Dans leur étude de recherche actuelle, l’équipe de recherche a généré un substrat PET/PVDF (nPPV) non tissé bicouche similaire en utilisant une méthode d’électrofilage pour empêcher la formation de vides et de plis entre les deux couches qui réduisent la longévité de la couche de PVDF. L'étude a caractérisé les électrolytes polymères solides renforcés par nPPV (nPPV-SPE) pour leurs propriétés mécaniques, thermiques et électrochimiques, et les tests ont confirmé que le substrat améliorait considérablement les performances des systèmes ASSLMB.

L'équipe a publié ses résultats en ligne dans Journal of Power Sources.

"Compte tenu des mauvaises performances de cyclage (cycles de charge-décharge) des SPE dues à de faibles propriétés mécaniques et thermiques, ce projet s'est concentré sur la fabrication de SPE renforcés par un substrat bicouche composé d'une couche de non-tissé PET et d'une couche de nanofibres PVDF pour améliorer la stabilité structurelle et donc les performances de cycle des SPE", a déclaré Ick Soo Kim, auteur correspondant de l'étude et professeur au groupe de recherche sur les technologies de fusion nano de l'Institut d'ingénierie des fibres (IFES) de l'Université de Shinshu.

Il est important de noter que les SPE constitués de matrices polymères et de sels de lithium présentent des propriétés telles que la flexibilité et la transformabilité compatibles avec les électrodes LMB. La méthode d'électrofilage élimine également les plis et les vides générés par la méthode de pressage entre les couches de PET et de PVDF, offrant ainsi une méthode de fabrication simple, facile et adaptable pour les membranes de nanofibres.