Batteri med høy ytelse:Litium-ion-batteribestår av fire hoveddeler: positivt elektrodemateriale, negativt elektrodemateriale, separator og elektrolytt.Blant dem er separatoren en viktig indre komponent ilitium-ion-batterier.Selv om den ikke deltar direkte i den elektrokjemiske reaksjonen, spiller den en viktig rolle i batteriytelsen.Det påvirker ikke bare kapasiteten, syklusytelsen og lade- og utladingsstrømtettheten til batteriet, men er også relatert til sikkerheten og levetiden til batterietbatteri.Separatoren opprettholder riktig batteridrift og ytelse ved å gi ioneledningskanaler, forhindre elektrolyttblanding og gi mekanisk støtte. Ioneledningsevnen til separatoren påvirker direkte lade- og utladingshastigheten og effektiviteten til batteriet.Bedre ioneledningsevne kan forbedre strømtettheten til batteriet.I tillegg bestemmer elektrolyttisolasjonsytelsen til separatoren sikkerheten til batteriet.Effektiv isolering av elektrolytten mellom de positive og negative elektrodene kan forhindre sikkerhetsproblemer som kortslutning og overoppheting.Separatoren må også ha god mekanisk styrke og fleksibilitet for å takle utvidelsen og sammentrekningen av batteriet og forhindre mekanisk skade og intern kortslutning.I tillegg må separatoren også opprettholde strukturell og funksjonell stabilitet underbatteritidfor å sikre langsiktig pålitelig drift av batteriet.Selv om separatoren ikke deltar direkte i den elektrokjemiske reaksjonen til batteriet, har den en viktig innvirkning på nøkkelegenskaper som batterikapasitet, syklusytelse, lade- og utladningshastighet, sikkerhet og levetid .Derfor er utvikling og optimalisering av separatorer av kritisk betydning for utviklingen og bruken av litium-ion-batterier.
1. Den viktige funksjonen til separatorer ilitium-ion-batterier
Separatorer spiller en viktig rolle i litium-ion-batterier.Det er ikke bare en fysisk barriere som skiller de positive og negative elektrodene, men har også følgende viktige funksjoner:1.Ioneoverføring: Separatoren må ha god ioneoverføringsytelse og kunne tillate litiumioner å overføre fritt mellom de positive og negative elektrodene.Samtidig må separatoren effektivt blokkere overføringen av elektroner for å forhindre kortslutning og selvutladning.2.Vedlikehold av elektrolytt: Separatoren må ha god motstand mot inntrengning av løsemidler, noe som effektivt kan opprettholde jevn fordeling av elektrolytt mellom de positive og negative elektrodene og forhindre tap av elektrolytt og konsentrasjonsendringer.3.Mekanisk styrke: Separatoren må ha tilstrekkelig mekanisk styrke for å tåle mekanisk påkjenning som kompresjon, ekspansjon og vibrasjon av batteriet for å sikre stabiliteten og sikkerheten til batteriet.4.Termisk stabilitet: Separatoren må ha god termisk stabilitet for å opprettholde strukturell stabilitet i høytemperaturmiljøer og forhindre termisk løping og termisk dekomponering.5.Flammehemming: Separatoren må ha god flammehemming, som effektivt kan forhindre at batteriet brann eller eksploderer under unormale omstendigheter. For å oppfylle kravene ovenfor, er separatorer vanligvis laget av polymermaterialer, som polypropylen (PP), polyetylen (PE), etc. I tillegg vil parametere som tykkelse, porøsitet og porestørrelse på separatoren også påvirke ytelsen til batteriet.Derfor, i forberedelsesprosessen av litium-ion-batterier, er det svært viktig å velge passende separatormaterialer og optimalisere den strukturelle utformingen av separatoren.
2. Hovedrollen til separatorer ilitiumbatterier:
I litium-ion-batterier spiller separatoren en nøkkelrolle og har følgende hovedfunksjoner:1.Ioneledning: Separatoren gjør at litiumioner kan transporteres mellom de positive og negative elektrodene.Separatoren har vanligvis høy ionisk ledningsevne, noe som kan fremme rask og jevn flyt av litiumioner i batteriet og oppnå effektiv lading og utlading av batteriet.2.Batterisikkerhet: Separatoren kan forhindre direkte kontakt og kortslutning mellom de positive og negative elektrodene, unngå overstrøm og overoppheting inne i batteriet, og gi batterisikkerhet.3.Elektrolyttisolering: Separatoren forhindrer at gasser, urenheter og andre stoffer i elektrolytten i batteriet blandes mellom de positive og negative elektrodene, unngår unødvendige kjemiske reaksjoner og tap, og opprettholder stabiliteten og levetiden til batteriet.4.Mekanisk støtte: Separatoren spiller rollen som mekanisk støtte i batteriet.Den kan fikse posisjonene til de positive og negative elektrodene og andre batterikomponenter.Den har også en viss grad av fleksibilitet og utvidelsesmuligheter for å tilpasse seg utvidelsen og sammentrekningen av batteriet. Separatorer spiller en viktig rolle i ioneledning, batterisikkerhet, elektrolyttisolering og mekanisk støtte i litiumionbatterier.Det kan sikre stabil drift og ytelse til batteriet.
3. Typer litium-ion batteri separatorer
Det finnes mange typer litium-ion batteriseparatorer, de vanlige inkluderer følgende:1.Polypropylen (PP) separator: Dette er for tiden det mest brukte separatormaterialet.Polypropylen-separatorer har utmerket kjemisk motstand, god termisk stabilitet og mekanisk styrke, samtidig som de har moderat ioneselektivitet og ledende egenskaper.2.Polyimid (PI) separator: Polyimid separator har høy termisk stabilitet og kjemisk stabilitet, og kan opprettholde stabil ytelse i høytemperaturmiljøer.På grunn av sin høye spenningsmotstand brukes polyimidseparatorer ofte i batterier med høy energitetthet og høye strømkrav.3.Polyetylen (PE) separator: Polyetylen separator har høy ioneledningsevne og god mekanisk styrke, og brukes ofte i spesifikke typer litium-ion-batterier, som superkondensatorer og litium-svovel-batterier.4.Kompositt keramisk membran: Kompositt keramisk membran er laget av keramisk fiberforsterket polymersubstrat.Den har høy mekanisk styrke og varmebestandighet og tåler høy temperatur og fysisk skade.5.Nanopore separator: Nanopore separator utnytter den utmerkede ioneledningsevnen til nanopore strukturen, samtidig som den møter god mekanisk styrke og kjemisk stabilitet.Det forventes å bli brukt i litium-ion-batterier med høy effekt og lang levetid. Disse separatorene av forskjellige materialer og strukturer kan velges og optimaliseres i henhold til forskjellige batteridesign og ytelseskrav.
4. Ytelseskrav til litium-ion batteriseparatorer
Litium-ion batteriseparatorer er en kritisk komponent med følgende ytelseskrav:1.Høy elektrolyttledningsevne: Separatoren må ha høy elektrolyttledningsevne for å fremme ioneledning mellom de positive og negative elektrodene for å oppnå effektiv lading og utlading av batteriet.2.Utmerket ioneselektivitet: Separatoren må ha god ioneselektivitet, som kun tillater overføring av litiumioner og forhindrer penetrering eller reaksjon av andre stoffer i batteriet.3.God termisk stabilitet: Separatoren må ha god termisk stabilitet og kunne opprettholde strukturell stabilitet under ekstreme forhold som høy temperatur eller overlading for å hindre termisk løping eller elektrolyttfordampning og andre problemer.4.Utmerket mekanisk styrke og fleksibilitet: Separatoren må ha høy mekanisk styrke og fleksibilitet for å forhindre problemer som kantkortslutning eller intern skade, og tilpasse seg utvidelsen og sammentrekningen av batteriet.5.God kjemikaliebestandighet: Separatoren må ha god kjemikaliebestandighet og kunne motstå korrosjon eller forurensning av separatoren av elektrolytter, gasser og urenheter i batteriet.6.Lav motstand og lav permeabilitet: Separatoren bør ha lav motstand og lav permeabilitet for å redusere motstandstap og elektrolyttap inne i batteriet. Ytelseskravene til litiumionbatteriseparatorer er høy elektrolyttledningsevne, utmerket ioneselektivitet, god termisk stabilitet, utmerket mekanisk styrke og fleksibilitet, god kjemikaliebestandighet, lav motstand og lav permeabilitet.Disse ytelseskravene sikrer batterisikkerhet, sykluslevetid og energitetthet.
Innleggstid: 15. september 2023