Hva er en separator?
separator
Separatoren er en viktig komponent i litium-ion-batterier. Det er en mikroporøs membran som brukes til å skille de positive og negative elektrodene, og er et funksjonelt polymermateriale med en mikroporøs struktur i nanoskala, som vist i figur 7-9. Ytelsen til separatoren bestemmer batteriets grensesnittstruktur, interne motstand og andre egenskaper, som direkte påvirker dets kapasitet, sykluslevetid og sikkerhet. En høy-separator spiller en viktig rolle for å forbedre den generelle ytelsen til batteriet. Hovedfunksjonen er å forhindre kortslutninger forårsaket av elektrodekontakt, samtidig som elektrolytioner kan passere gjennom. For litium-ionbatterier, siden elektrolytten er et organisk løsningsmiddelsystem, kreves separatormaterialer som er motstandsdyktige mot organiske løsemidler. Vanligvis brukes porøse membraner av{10}}tynnfilm polyolefin med høy styrke.
Ytelsen til litium-ion-batteriseparatoren bestemmer batteriets grensesnittstruktur og interne motstand, og påvirker direkte kapasiteten, levetiden og sikkerheten. De tekniske kravene for litium-ion-batteriseparatorer er:
1) Isolasjonsytelse: Separatoren er en elektrisk ledende isolator, som sikrer mekanisk isolasjon mellom de positive og negative elektrodene.
2) Høy ionisk ledningsevne: Den må minimere motstand mot bevegelse av elektrolytioner, ha en viss porestørrelse og porøsitet for å sikre lav motstand og høy ionisk ledningsevne, noe som gir god litium-ionpermeabilitet.
3) Kjemisk stabilitet og elektrokjemisk inerthet: Den må være tilstrekkelig stabil mot elektrolytten, potensielle urenheter, elektrodereaktanter og elektrodereaksjonsprodukter, og forhindre oppløsning eller nedbrytning. Siden elektrolyttløsningsmidlet er en sterkt polar organisk forbindelse, må separatoren være motstandsdyktig mot elektrolyttkorrosjon og ha tilstrekkelig kjemisk og elektrokjemisk stabilitet.
4) Minimal frastøting fra elektrolytten: Den må ha god fuktbarhet til elektrolytten og tilstrekkelig væskeabsorpsjon og fuktighetsbevaringsevne.
5) Høy mekanisk styrke er nødvendig for å forhindre riving og deformasjon under bearbeiding. Tilstrekkelige mekaniske egenskaper, inkludert punkteringsstyrke og strekkstyrke, er avgjørende, samtidig som tykkelsen minimeres.
6) Dimensjonsstabilitet er avgjørende. Minimal dimensjonsendring under smeltepunktet er nødvendig for å forhindre kortslutninger mellom de positive og negative elektrodene. God romlig stabilitet og flathet, sammen med høy jevnhet i tykkelse og porestørrelse, er også viktig.
7) God termisk stabilitet og automatisk avstengningsbeskyttelse er avgjørende. Strømbatterier stiller enda høyere krav til separatoren, og bruker vanligvis komposittmembraner.
8) Minimal termisk krymping er nødvendig for effektivt å forhindre migrering av partikler, kolloider eller andre løselige stoffer mellom de positive og negative elektrodene. Ellers kan det oppstå kortslutninger som fører til termisk løping av batteriet.
Ulike litium-ionbatterisystemer og -applikasjoner har forskjellige krav til separatorer.
