Vysokovýkonná batéria:Lítium-iónová batériapozostáva zo štyroch hlavných častí: materiál kladnej elektródy, materiál zápornej elektródy, separátor a elektrolyt.Medzi nimi je separátor kľúčovou vnútornou súčasťoulítium-iónové batérie.Aj keď sa priamo nezúčastňuje elektrochemickej reakcie, hrá zásadnú úlohu vo výkone batérie.Ovplyvňuje nielen kapacitu, výkon cyklu a hustotu nabíjacieho a vybíjacieho prúdu batérie, ale súvisí aj s bezpečnosťou a životnosťou batérie.batérie.Separátor udržuje správnu prevádzku a výkon batérie tým, že poskytuje iónové vodivé kanály, bráni zmiešaniu elektrolytu a poskytuje mechanickú podporu. Iónová vodivosť separátora priamo ovplyvňuje rýchlosť nabíjania a vybíjania a účinnosť batérie.Lepšia iónová vodivosť môže zlepšiť hustotu energie batérie.Okrem toho výkon izolácie elektrolytu separátora určuje bezpečnosť batérie.Efektívna izolácia elektrolytu medzi kladnými a zápornými elektródami môže zabrániť bezpečnostným problémom, ako sú skraty a prehriatie.Separátor musí mať tiež dobrú mechanickú pevnosť a flexibilitu, aby sa vyrovnal s rozťahovaním a sťahovaním batérie a predchádzal mechanickému poškodeniu a vnútorným skratom.Okrem toho musí separátor počas prevádzky udržiavať štrukturálnu a funkčnú stabilituživotnosť batériena zabezpečenie dlhodobej spoľahlivej prevádzky batérie. Hoci sa separátor priamo nezúčastňuje na elektrochemickej reakcii batérie, má dôležitý vplyv na kľúčové vlastnosti batérie, ako je kapacita batérie, výkon cyklu, rýchlosť nabíjania a vybíjania, bezpečnosť a životnosť .Preto má vývoj a optimalizácia separátorov zásadný význam pre vývoj a aplikáciu lítium-iónových batérií.
1. Dôležitá funkcia oddeľovačov vlítium-iónové batérie
Separátory zohrávajú dôležitú úlohu v lítium-iónových batériách.Nie je to len fyzická bariéra, ktorá oddeľuje kladné a záporné elektródy, ale má aj tieto dôležité funkcie:1.Prenos iónov: Separátor musí mať dobrý výkon prenosu iónov a musí byť schopný umožniť voľný prenos lítiových iónov medzi kladnými a zápornými elektródami.Odlučovač zároveň potrebuje účinne blokovať prenos elektrónov, aby nedochádzalo ku skratom a samovybíjaniu.2.Údržba elektrolytu: Separátor musí mať dobrú odolnosť proti prenikaniu rozpúšťadla, čo môže účinne udržiavať rovnomernú distribúciu elektrolytu medzi kladnými a zápornými elektródami a zabrániť strate elektrolytu a zmenám koncentrácie.3.Mechanická pevnosť: Separátor musí mať dostatočnú mechanickú pevnosť, aby odolal mechanickému namáhaniu, ako je stlačenie, roztiahnutie a vibrácie batérie, aby sa zabezpečila stabilita a bezpečnosť batérie.4.Tepelná stabilita: Separátor musí mať dobrú tepelnú stabilitu, aby si udržal štrukturálnu stabilitu v prostredí s vysokou teplotou a zabránil tepelnému úniku a tepelnému rozkladu.5.Spomaľovač horenia: Separátor musí mať dobrú spomaľovač horenia, ktorá môže účinne zabrániť požiaru alebo výbuchu batérie za abnormálnych okolností. Aby boli splnené vyššie uvedené požiadavky, separátory sú zvyčajne vyrobené z polymérnych materiálov, ako je polypropylén (PP), polyetylén (PE) atď. Okrem toho parametre ako hrúbka, pórovitosť a veľkosť pórov separátora ovplyvnia aj výkon batérie.Preto je v procese prípravy lítium-iónových batérií veľmi dôležité zvoliť vhodné materiály separátora a optimalizovať konštrukčné riešenie separátora.
2. Hlavná úloha separátorov vlítiové batérie:
V lítium-iónových batériách hrá separátor kľúčovú úlohu a má tieto hlavné funkcie:1.Iónová vodivosť: Separátor umožňuje transport lítiových iónov medzi kladnými a zápornými elektródami.Separátor má zvyčajne vysokú iónovú vodivosť, ktorá môže podporovať rýchly a rovnomerný tok lítiových iónov v batérii a dosiahnuť efektívne nabíjanie a vybíjanie batérie.2.Bezpečnosť batérie: Separátor môže zabrániť priamemu kontaktu a skratu medzi kladnými a zápornými elektródami, zabrániť nadmernému prúdu a prehriatiu vo vnútri batérie a poskytnúť bezpečnosť batérie.3.Izolácia elektrolytu: Separátor zabraňuje miešaniu plynov, nečistôt a iných látok v elektrolyte v batérii medzi kladnými a zápornými elektródami, zabraňuje zbytočným chemickým reakciám a stratám a zachováva stabilitu a životnosť batérie.4.Mechanická podpora: Separátor hrá úlohu mechanickej podpory v batérii.Môže fixovať polohy kladných a záporných elektród a iných komponentov batérie.Má tiež určitý stupeň flexibility a rozšíriteľnosti, aby sa prispôsobil expanzii a kontrakcii batérie. Separátory zohrávajú dôležitú úlohu pri vedení iónov, bezpečnosti batérie, izolácii elektrolytu a mechanickej podpore v lítium-iónových batériách.Môže zabezpečiť stabilnú prevádzku a výkon batérie.
3. Typy separátorov lítium-iónových batérií
Existuje mnoho typov separátorov lítium-iónových batérií, medzi bežné patria tieto:1.Polypropylénový (PP) separátor: V súčasnosti je to najbežnejšie používaný separačný materiál.Polypropylénové separátory majú vynikajúcu chemickú odolnosť, dobrú tepelnú stabilitu a mechanickú pevnosť, pričom majú strednú iónovú selektivitu a vodivé vlastnosti.2.Polyimidový (PI) separátor: Polyimidový separátor má vysokú tepelnú stabilitu a chemickú stabilitu a dokáže udržiavať stabilný výkon v prostrediach s vysokou teplotou.Polyimidové separátory sa vďaka svojej vysokej napäťovej odolnosti často používajú v batériách s vysokou hustotou energie a vysokými požiadavkami na výkon.3.Polyetylénový (PE) separátor: Polyetylénový separátor má vysokú iónovú vodivosť a dobrú mechanickú pevnosť a často sa používa v špecifických typoch lítium-iónových batérií, ako sú superkondenzátory a lítium-sírové batérie.4.Kompozitná keramická membrána: Kompozitná keramická membrána je vyrobená z polymérneho substrátu vystuženého keramickými vláknami.Má vysokú mechanickú pevnosť a tepelnú odolnosť a odolá vysokej teplote a fyzickému poškodeniu.5.Nanopórový separátor: Nanoporový separátor využíva vynikajúcu iónovú vodivosť nanopórovej štruktúry, pričom spĺňa dobrú mechanickú pevnosť a chemickú stabilitu.Očakáva sa použitie v lítium-iónových batériách s požiadavkami na vysoký výkon a dlhú životnosť. Tieto separátory z rôznych materiálov a štruktúr možno vybrať a optimalizovať podľa rôznych konštrukcií batérií a požiadaviek na výkon.
4. Požiadavky na výkon separátorov lítium-iónových batérií
Separátory lítium-iónových batérií sú kritickým komponentom s nasledujúcimi požiadavkami na výkon: 1.Vysoká vodivosť elektrolytu: Separátor musí mať vysokú vodivosť elektrolytu, aby sa podporila vodivosť iónov medzi kladnými a zápornými elektródami, aby sa dosiahlo efektívne nabíjanie a vybíjanie batérie.2.Vynikajúca iónová selektivita: Separátor musí mať dobrú iónovú selektivitu, umožňujúcu len prenos lítiových iónov a zabraňujúcu prenikaniu alebo reakcii iných látok v batérii.3.Dobrá tepelná stabilita: Separátor musí mať dobrú tepelnú stabilitu a musí byť schopný udržiavať štrukturálnu stabilitu v extrémnych podmienkach, ako je vysoká teplota alebo prebíjanie, aby sa zabránilo tepelnému úniku alebo vyparovaniu elektrolytu a iným problémom.4.Vynikajúca mechanická pevnosť a flexibilita: Separátor musí mať vysokú mechanickú pevnosť a pružnosť, aby sa predišlo problémom, ako sú skraty na okraji alebo vnútorné poškodenie, a aby sa prispôsobil expanzii a kontrakcii batérie.5.Dobrá chemická odolnosť: Separátor musí mať dobrú chemickú odolnosť a musí byť schopný odolávať korózii alebo kontaminácii separátora elektrolytmi, plynmi a nečistotami v batérii.6.Nízky odpor a nízka priepustnosť: Separátor by mal mať nízky odpor a nízku priepustnosť, aby sa znížila strata odporu a strata elektrolytu vo vnútri batérie. Požiadavky na výkon separátorov lítium-iónových batérií sú vysoká vodivosť elektrolytu, vynikajúca iónová selektivita, dobrá tepelná stabilita, vynikajúce mechanické vlastnosti pevnosť a pružnosť, dobrá chemická odolnosť, nízka odolnosť a nízka priepustnosť.Tieto požiadavky na výkon zaisťujú bezpečnosť batérie, životnosť cyklu a hustotu energie.
Čas odoslania: 15. september 2023