Højtydende batteri:Lithium-ion batterier sammensat af fire hoveddele: positivt elektrodemateriale, negativt elektrodemateriale, separator og elektrolyt.Blandt dem er separatoren en vigtig indre komponent ilithium-ion batterier.Selvom det ikke deltager direkte i den elektrokemiske reaktion, spiller det en afgørende rolle for batteriets ydeevne.Det påvirker ikke kun batteriets kapacitet, cyklusydelse og opladnings- og afladningsstrømtæthed, men er også relateret til sikkerheden og levetiden for batteriet.batteri.Separatoren opretholder korrekt batteridrift og ydeevne ved at tilvejebringe ionledningskanaler, forhindre elektrolytblanding og yde mekanisk støtte. Separatorens ionledningsevne påvirker direkte opladnings- og afladningshastigheden og batteriets effektivitet.Bedre ionledningsevne kan forbedre batteriets effekttæthed.Derudover bestemmer separatorens elektrolytisoleringsevne batteriets sikkerhed.Effektiv isolering af elektrolytten mellem de positive og negative elektroder kan forhindre sikkerhedsproblemer såsom kortslutninger og overophedning.Separatoren skal også have god mekanisk styrke og fleksibilitet for at klare udvidelsen og sammentrækningen af batteriet og forhindre mekanisk skade og interne kortslutninger.Derudover skal separatoren også opretholde strukturel og funktionel stabilitet underbatteri livfor at sikre langsigtet pålidelig drift af batteriet. Selvom separatoren ikke direkte deltager i batteriets elektrokemiske reaktion, har den en vigtig indflydelse på nøgleegenskaber som batterikapacitet, cyklusydelse, opladnings- og afladningshastighed, sikkerhed og levetid .Derfor er udvikling og optimering af separatorer af afgørende betydning for udviklingen og anvendelsen af lithium-ion-batterier.
1. Den vigtige funktion af separatorer ilithium-ion batterier
Separatorer spiller en afgørende rolle i lithium-ion-batterier.Det er ikke kun en fysisk barriere, der adskiller de positive og negative elektroder, men har også følgende vigtige funktioner:1.Iontransmission: Separatoren skal have god iontransmissionsydelse og kunne tillade lithiumioner at transmittere frit mellem de positive og negative elektroder.Samtidig skal separatoren effektivt blokere transmissionen af elektroner for at forhindre kortslutninger og selvafladning.2.Vedligeholdelse af elektrolyt: Separatoren skal have god modstand mod opløsningsmiddelgennemtrængning, hvilket effektivt kan opretholde den ensartede fordeling af elektrolyt mellem de positive og negative elektroder og forhindre tab af elektrolyt og koncentrationsændringer.3.Mekanisk styrke: Separatoren skal have tilstrækkelig mekanisk styrke til at modstå mekanisk belastning såsom kompression, ekspansion og vibration af batteriet for at sikre batteriets stabilitet og sikkerhed.4.Termisk stabilitet: Separatoren skal have god termisk stabilitet for at opretholde strukturel stabilitet i højtemperaturmiljøer og forhindre termisk løb og termisk nedbrydning.5.Flammehæmning: Separatoren skal have god flammehæmning, som effektivt kan forhindre batteriet i at brand eller eksplodere under unormale omstændigheder. For at opfylde ovenstående krav er separatorer normalt lavet af polymermaterialer, såsom polypropylen (PP), polyethylen (PE) osv. Derudover vil parametre som tykkelse, porøsitet og porestørrelse af separatoren også påvirke batteriets ydeevne.Derfor er det i fremstillingsprocessen af lithium-ion-batterier meget vigtigt at vælge passende separatormaterialer og optimere det strukturelle design af separatoren.
2. Udskillernes hovedrolle ilithium batterier:
I lithium-ion-batterier spiller separatoren en nøglerolle og har følgende hovedfunktioner:1.Ionledning: Separatoren gør det muligt at transportere lithiumioner mellem de positive og negative elektroder.Separatoren har normalt høj ionisk ledningsevne, hvilket kan fremme den hurtige og jævne strøm af lithium-ioner i batteriet og opnå effektiv op- og afladning af batteriet.2.Batterisikkerhed: Separatoren kan forhindre direkte kontakt og kortslutning mellem de positive og negative elektroder, undgå overstrøm og overophedning inde i batteriet og give batterisikkerhed.3.Elektrolytisolering: Separatoren forhindrer gasser, urenheder og andre stoffer i elektrolytten i batteriet i at blande sig mellem de positive og negative elektroder, undgår unødvendige kemiske reaktioner og tab, og opretholder batteriets stabilitet og cykluslevetid.4.Mekanisk støtte: Separatoren spiller rollen som mekanisk støtte i batteriet.Det kan fiksere positionerne af de positive og negative elektroder og andre batterikomponenter.Den har også en vis grad af fleksibilitet og udvidelsesmuligheder til at tilpasse sig udvidelsen og sammentrækningen af batteriet. Separatorer spiller en vigtig rolle i ionledning, batterisikkerhed, elektrolytisolering og mekanisk støtte i lithium-ion-batterier.Det kan sikre stabil drift og ydeevne af batteriet.
3. Typer af lithium-ion batteri separatorer
Der er mange typer af lithium-ion batteri separatorer, de almindelige omfatter følgende:1.Polypropylen (PP) separator: Dette er i øjeblikket det mest almindeligt anvendte separatormateriale.Polypropylen-separatorer har fremragende kemisk resistens, god termisk stabilitet og mekanisk styrke, samtidig med at de besidder moderat ionselektivitet og ledende egenskaber.2.Polyimid (PI) separator: Polyimid separator har høj termisk stabilitet og kemisk stabilitet og kan opretholde stabil ydeevne i høje temperaturmiljøer.På grund af sin høje spændingsmodstand anvendes polyimidseparatorer ofte i batterier med høj energitæthed og høje effektkrav.3.Polyethylen (PE) separator: Polyethylen separator har høj ionledningsevne og god mekanisk styrke, og bruges ofte i specifikke typer lithium-ion batterier, såsom superkondensatorer og lithium-svovl batterier.4.Komposit keramisk membran: Komposit keramisk membran er lavet af keramisk fiberforstærket polymersubstrat.Det har høj mekanisk styrke og varmebestandighed og kan modstå høje temperaturer og fysiske skader.5.Nanopore separator: Nanopore separator udnytter den fremragende ionledningsevne af nanopore strukturen, mens den møder god mekanisk styrke og kemisk stabilitet.Det forventes at blive anvendt i lithium-ion-batterier med høj effekt og lang levetid. Disse separatorer af forskellige materialer og strukturer kan vælges og optimeres i henhold til forskellige batteridesign og ydeevnekrav.
4. Ydeevnekrav for lithium-ion batteriseparatorer
Lithium-ion batteriseparatorer er en kritisk komponent med følgende ydeevnekrav:1.Høj elektrolytledningsevne: Separatoren skal have høj elektrolytledningsevne for at fremme ionledning mellem de positive og negative elektroder for at opnå effektiv opladning og afladning af batteriet.2.Fremragende ionselektivitet: Separatoren skal have god ionselektivitet, der kun tillader transmission af lithiumioner og forhindrer indtrængning eller reaktion af andre stoffer i batteriet.3.God termisk stabilitet: Separatoren skal have god termisk stabilitet og være i stand til at opretholde strukturel stabilitet under ekstreme forhold såsom høj temperatur eller overopladning for at forhindre termisk løbsk eller elektrolytfordampning og andre problemer.4.Fremragende mekanisk styrke og fleksibilitet: Separatoren skal have høj mekanisk styrke og fleksibilitet for at forhindre problemer som kantkortslutninger eller indvendige skader og tilpasse sig udvidelsen og sammentrækningen af batteriet.5.God kemisk resistens: Separatoren skal have god kemisk resistens og være i stand til at modstå korrosion eller kontaminering af separatoren med elektrolytter, gasser og urenheder i batteriet.6.Lav modstand og lav permeabilitet: Separatoren skal have lav modstand og lav permeabilitet for at reducere modstandstab og elektrolyttab inde i batteriet. Ydeevnekravene til lithium-ion batteriseparatorer er høj elektrolytledningsevne, fremragende ionselektivitet, god termisk stabilitet, fremragende mekanisk styrke og fleksibilitet, god kemisk resistens, lav modstand og lav permeabilitet.Disse ydeevnekrav sikrer batterisikkerhed, cykluslevetid og energitæthed.
Indlægstid: 15. september 2023