Avances recientes en membranas basadas en fibra de biopolímero para iones de litio

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Breve reseña

Avances recientes en membranas basadas en fibra de biopolímero para iones de litio

separadores de batería

Tian-Wen Zhang a , Te Tian a , Bao Shen b , Yong-Hui Song b , Hong-Bin Yao a , b , ∗

una División de Nanomateriales y Química, Centro Nacional de Investigación de Ciencias Físicas de Hefei en la Microescala, Universidad de Ciencia y Tecnología de China, Hefei,

Anhui, 230026, PR China

b Departamento de Química Aplicada, Universidad de Ciencia y Tecnología de China, Hefei, Anhui, 230026, PR China

INFORMACIÓN DEL ARTÍCULO

Palabras clave:

Fibras de biopolímero

Sustentabilidad

Baterías de iones de litio

Separadores

RESUMEN

El separador, como uno de los componentes clave para aislar el cátodo y el ánodo en la celda, influye fuertemente en

seguridad, vida útil y densidad de energía de las baterías de iones de litio (LIB). Actualmente, los separadores más utilizados en LIBs

son membranas porosas basadas en polietileno (PE) o polipropileno (PP) debido a su buena química / electro-

Estabilidades químicas y altas conductividades iónicas. Sin embargo, las materias primas para estos productos basados ​​en poliolefinas

los paradores son producidos por un proceso petroquímico, que no es ecoeficiente, ecológico y

sostenible. Para cumplir con los requisitos del desarrollo sostenible, utilizar fibras de biopolímeros para fabricar

Los separadores para LIBs han atraído mucha atención debido a su excelente estabilidad térmica, bajo costo, bio-

beneficios degradables y renovables. A continuación, presentamos el progreso reciente de las membranas basadas en fibra de biopolímero.

aplicado como separadores en LIBs. En esta revisión, comenzamos con una breve introducción de los separadores LIB con el básico

requisitos para las membranas que se utilizarán como separadores. Luego, destacamos varias fibras de biopolímero típicas

Membranas basadas recientemente informadas para los separadores de LIBs. En esta sección, el foco principal se pone en

integración de membranas basadas en microfibrillas de biopolímeros, membranas compuestas basadas en microfibrillas de biopolímeros,

membranas basadas en nanofibras de biopolímeros y membranas compuestas basadas en nanofibras de biopolímeros. Finalmente nosotros

Proporcionar las perspectivas sobre varios temas que necesitan una mayor exploración en este campo de investigación activa en el futuro.

1. Introducción

Las baterías de iones de litio (LIB) son ampliamente utilizadas en la electrónica portátil,

vehículos eléctricos (EV) y sistemas de almacenamiento de energía a escala de red (ESS) para

potencia nuestra vida diaria [ 1–5 ]. Por lo tanto, el desarrollo de bajo costo, eco-ef-

Los LIBs inteligentes y respetuosos con el medio ambiente son muy deseables para mantener

Mantener la sostenibilidad para el uso a gran escala de las energías renovables en el

futuro [ 6–8 ]. Los separadores, como parte importante de las LIB, exhiben un fuerte

influencia en la seguridad, la vida útil y el rendimiento electroquímico

de LIBs, que también es muy importante para la sostenibilidad de la energía

sistemas de almacenamiento [ 9-12 ]. Por un lado, los separadores actúan como electrónicamente.

aislar capas entre cátodos y ánodos para evitar un corto interno,

que requieren propiedades aislantes, alta resistencia mecánica, electricidad

Estabilidad troquímica y térmica. Por otro lado, los separadores permiten

canales para la migración de iones de litio entre los dos electrodos,

que requieren la buena capacidad conductora de iones de litio en el líquido

trolitos [ 13 , 14 ]. Actualmente, los separadores de poliolefinas, como la poli-

Los separadores basados ​​en etileno (PE) y polipropileno (PP) son ampliamente utilizados

en LIBs comerciales, debido a sus buenas propiedades aislantes, alto me-

resistencia chanical y excelente estabilidad electroquímica [ 14 ]. Cómo-

nunca, los separadores de poliolefinas, derivados del petróleo fósil finito, no son

Ecoeficiente, ecológico y sostenible. Además,

su pobre estabilidad térmica afecta seriamente la seguridad y la vida útil de

LIBs [ 13 , 15-17 ]. Por lo tanto, se han estudiado numerosas materias primas.

como alternativa para el separador a base de poliolefina, como el poliacrilonitrilo

(PAN) [ 18 , 19 ], poliimida (PI) [ 20 ], tereftalato de polietileno (PET)

[ 21 ], poli (fluoruro de vinilideno) (PVDF) [ 22 ], poli (fluoruro de vinilideno)

cohexafluoropropileno) (PVDF-co-HFP) [ 23 ] y fibras de biopolímero

[ 24 , 25 ]. En comparación con los materiales sintéticos tradicionales, biopolímero

las fibras tienen ventajas distintas y obtuvieron mucho más considerable

atención debido a sus beneficios únicos como la abundancia natural,

respetuoso del medio ambiente, ecoeficiente, sostenible y de alta temperatura

estabilidad, que no solo cumple con el requisito de desarrollo sostenible

Opción, pero también mejorar la seguridad y la vida útil de los LIB [ 26-31 ]. En

En esta revisión, damos una visión general de los últimos logros de la

Membranas basadas en fibras de biopolímeros como separadores LIB. Esperamos eso

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