Substrato bicamada PET/PVDF

Jul 17, 2023

22 de março de 2023

Este artigo foi revisado de acordo com o processo editorial e as políticas da Science X. Os editores destacaram os seguintes atributos, garantindo a credibilidade do conteúdo:

verificado

publicação revisada por pares

revisar

pela Universidade Shinshu

O armazenamento eficaz de energia é fundamental para a transição da sociedade para as energias renováveis. As baterias de metal de lítio (LMBs) têm o potencial de duplicar a quantidade de energia armazenada numa única carga em comparação com as actuais baterias de iões de lítio (LIBs), mas o crescimento dos dendritos de lítio e o consumo de electrólitos nas actuais tecnologias LMB estão a prejudicar o desempenho da bateria.

Substratos para eletrólitos poliméricos sólidos (SPEs) oferecem uma solução potencial para as atuais limitações do LMB, mas os SPEs exigem sua própria otimização antes da integração em sistemas LMB totalmente em estado sólido (ASSLMB).

Uma equipe de cientistas líderes da Universidade Shinshu, da Universidade de Kyoto e da Universidade Sungkyunkwan relatou recentemente o desenvolvimento de uma membrana bicamada de microfibra não tecida de tereftalato de polietileno (PET) / nanofibra de fluoreto de polivinilideno (PVDF) usando um método de prensagem mecânica, que atua como um separador para LIB. sistemas para evitar curtos-circuitos entre os eletrodos.

O separador demonstrou melhor molhabilidade, ou capacidade do líquido eletrolítico contendo íons de lítio de entrar em contato com os eletrodos, e estabilidade térmica do sistema de bateria. É importante ressaltar que esta membrana de bicamada também pode ser usada em SPEs de sistemas LMB para prevenir o crescimento prejudicial de dendritos de lítio e falhas estruturais.

Em seu estudo de pesquisa atual, a equipe de pesquisa gerou um substrato PET / PVDF não tecido de bicamada semelhante (nPPV) usando um método de eletrofiação para evitar a formação de vazios e dobras entre as duas camadas que reduzem a longevidade da camada de PVDF. O estudo caracterizou os eletrólitos de polímero sólido reforçados com nPPV (nPPV-SPEs) quanto às propriedades mecânicas, térmicas e eletroquímicas, e os testes confirmaram que o substrato melhorou significativamente o desempenho dos sistemas ASSLMB.

A equipe publicou seus resultados online no Journal of Power Sources.

"Considerando o baixo desempenho de ciclagem (ciclos de carga-descarga) dos SPEs decorrentes de baixas propriedades mecânicas e térmicas, este projeto focou na fabricação de SPEs reforçados por um substrato de bicamada composto por uma camada de tecido não tecido PET e uma camada de nanofibras de PVDF para melhorar a estabilidade estrutural e, portanto, o desempenho do ciclo dos SPEs", disse Ick Soo Kim, autor correspondente do estudo e professor do Grupo de Pesquisa em Tecnologia de Nano Fusão do Instituto de Engenharia de Fibras (IFES) da Universidade Shinshu.

É importante ressaltar que os SPEs compostos de matrizes poliméricas e sais de lítio demonstram propriedades como flexibilidade e processabilidade que são compatíveis com eletrodos LMB. O método de eletrofiação também elimina as dobras e vazios gerados pelo método de prensagem entre as camadas de PET e PVDF, proporcionando um método de fabricação simples, fácil e adaptável para membranas de nanofibras.