[Membrane de polymère] Séparateurs de batteries lithium-ion durables dérivés de membranes de nanofibres P(VDF-TrFE) électrofilées revêtues d'oxyde de polyéthylène/lignocellulose

Les batteries lithium-ion ont attiré une attention considérable en tant que systèmes de stockage d'énergie efficaces dans les appareils électroniques portables tels que les ordinateurs portables, les téléphones mobiles, les calculatrices, les appareils photo numériques, etc.

Le séparateur est l'un des principaux composants de la batterie lithium-ion ; il influence grandement la sécurité, la conductivité ionique et les performances électrochimiques de la batterie. Les séparateurs à base de polyoléfine disponibles dans le commerce souffrent d'une faible porosité, d'un retrait thermique élevé, d'une faible absorption et rétention d'électrolyte, d'une mauvaise mouillabilité avec un électrolyte liquide, etc. Cela limite l'utilisation des batteries lithium-ion dans les véhicules électriques et les applications à haute puissance.

Il est par conséquent important d'éliminer ces inconvénients. De nombreux polymères et techniques de fabrication sont utilisés pour améliorer les performances électrochimiques du séparateur. Le polyfluorure de vinylidène-trifluoroéthylène est un copolymère de PVDF, bien connu pour ses excellentes propriétés : bonne résistance mécanique, inertie chimique, stabilité thermique, propriétés piézoélectriques, absence de toxicité pour l’environnement, etc.

La présente étude combine les avantages du P (VDF-TrFE) et de la lignocellulose durable. Ce matériau séparateur respectueux de l'environnement est préparé en combinant les vertus de l'électrofilage et de la technique de revêtement par immersion.

Ce travail collaboratif associe l'Université Mahatma Gandhi, Kottayam, Kerala, Inde et l'Institut Jean Lamour. Des séparateurs nanofibreux PEO/LIGC revêtus d'électrofilage P(VDF-TrFE) ont été préparés par la technologie d'électrofilage et ont étudié l'influence du revêtement PEO/LIGC sur l'absorption d'électrolyte et les performances électrochimiques du séparateur P(VDF-TrFE) électrofilé.

Ces travaux démontrent que le revêtement PEO/LIGC améliore les performances électrochimiques du P(VDF-TrFE) électrofilé. L'absorption d'électrolyte d'un échantillon revêtu de LIGC respectueux de l'environnement est d'environ 440 %, soit 647 % de plus que celle du séparateur commercial Celgard. La membrane revêtue de PEO/LIGC présente une porosité d'environ 86 %, soit 226 % de plus que celle du séparateur Celgard. Des études de conductivité ionique montrent que le P(VDF-TrFE) revêtu par immersion présente une conductivité de 7,04 x 10-3 S cm-1. Une pile bouton de type 2320 (Li/Separator /LiFePO4) a été fabriquée en utilisant le séparateur PEO/LIGC revêtu P(VDF-TrFE) ; les performances électrochimiques de la cellule se montrent supérieures à celles d'un séparateur Celgard 2320.

Un matériau durable tel que la lignocellulose présente un potentiel remarquable pour améliorer les performances globales de la batterie. Cela peut être observé à partir de l'augmentation de l'absorption d'électrolyte et de la conductivité ionique.

Cette étude ouvre ainsi de nouveaux horizons en termes d'amélioration durable des batteries lithium-ion dans un avenir proche.

Titre : Séparateurs de batteries lithium-ion durables dérivés de membranes de nanofibres P(VDF-TrFE) électrofilées revêtues d'oxyde de polyéthylène/lignocellulose.

Auteurs : K. Bicy, Deepa Elizabeth Mathew, Arul Manuel Stephen, Isabelle Royaud, Marc Poncot, Olivier Godard, Lionel Aranda, Didier Rouxel, Nandakumar Kalarikkal, Sabu Thomas

Nom de la revue : Surfaces and Interfaces

Date de parution (en ligne) : 1er janvier 2022

Lien : https://doi.org/10.1016/j.surfin.2021.101716

Légende de l'image : Représentation schématique d'une batterie lithium-ion contenant un séparateur PEO/LIGC électrofilé revêtu P(VDF-TrFE). Ll'image agrandie représente la nanofibre électrofilée P (VDF-TrFE) revêtue de PEO/LIGC