Bateria o wysokiej wydajności:Bateria litowo-jonowaskłada się z czterech głównych części: materiału elektrody dodatniej, materiału elektrody ujemnej, separatora i elektrolitu.Wśród nich separator jest kluczowym elementem wewnętrznymbaterie litowo-jonowe.Chociaż nie uczestniczy bezpośrednio w reakcji elektrochemicznej, odgrywa kluczową rolę w wydajności akumulatora.Wpływa to nie tylko na pojemność, wydajność cyklu oraz gęstość prądu ładowania i rozładowywania akumulatora, ale jest również powiązana z bezpieczeństwem i żywotnością akumulatora.bateria.Separator utrzymuje prawidłową pracę i wydajność akumulatora, zapewniając kanały przewodzenia jonów, zapobiegając mieszaniu się elektrolitu i zapewniając wsparcie mechaniczne. Przewodność jonów separatora ma bezpośredni wpływ na prędkość ładowania i rozładowywania oraz wydajność akumulatora.Lepsza przewodność jonowa może poprawić gęstość mocy akumulatora.Ponadto skuteczność izolacji elektrolitu w separatorze decyduje o bezpieczeństwie akumulatora.Skuteczna izolacja elektrolitu pomiędzy elektrodą dodatnią i ujemną może zapobiec problemom związanym z bezpieczeństwem, takim jak zwarcia i przegrzania.Separator musi także charakteryzować się dobrą wytrzymałością mechaniczną i elastycznością, aby poradzić sobie z rozszerzaniem i kurczeniem się akumulatora oraz zapobiegać uszkodzeniom mechanicznym i wewnętrznym zwarciom.Ponadto separator musi również zachować stabilność strukturalną i funkcjonalną podczasżywotność bateriizapewniający długotrwałą i niezawodną pracę akumulatora. Choć separator nie uczestniczy bezpośrednio w reakcji elektrochemicznej akumulatora, ma istotny wpływ na kluczowe właściwości akumulatora, takie jak pojemność akumulatora, wydajność cykli, prędkość ładowania i rozładowywania, bezpieczeństwo i żywotność .Dlatego rozwój i optymalizacja separatorów mają kluczowe znaczenie dla rozwoju i zastosowania akumulatorów litowo-jonowych.
1. Ważna funkcja separatorów wbaterie litowo-jonowe
Separatory odgrywają kluczową rolę w akumulatorach litowo-jonowych.Jest to nie tylko fizyczna bariera oddzielająca elektrody dodatnie od ujemnych, ale spełnia również następujące ważne funkcje:1.Transmisja jonów: Separator musi mieć dobrą wydajność transmisji jonów i umożliwiać jonom litu swobodną transmisję pomiędzy elektrodami dodatnimi i ujemnymi.Jednocześnie separator musi skutecznie blokować transmisję elektronów, aby zapobiec zwarciom i samorozładowaniu.2.Utrzymanie elektrolitu: Separator musi mieć dobrą odporność na penetrację rozpuszczalnika, co może skutecznie utrzymać równomierny rozkład elektrolitu pomiędzy elektrodami dodatnimi i ujemnymi oraz zapobiegać utracie elektrolitu i zmianom stężenia.3.Wytrzymałość mechaniczna: Separator musi mieć wystarczającą wytrzymałość mechaniczną, aby wytrzymać naprężenia mechaniczne, takie jak ściskanie, rozszerzanie i wibracje akumulatora, aby zapewnić stabilność i bezpieczeństwo akumulatora.4.Stabilność termiczna: Separator musi mieć dobrą stabilność termiczną, aby utrzymać stabilność strukturalną w środowiskach o wysokiej temperaturze i zapobiec niekontrolowanej utracie ciepła i rozkładowi termicznemu.5.Ognioodporność: Separator musi mieć dobrą ognioodporność, która może skutecznie zapobiegać pożarowi lub eksplozji akumulatora w nietypowych okolicznościach. Aby spełnić powyższe wymagania, separatory są zwykle wykonane z materiałów polimerowych, takich jak polipropylen (PP), polietylen (PE) itp. Ponadto parametry takie jak grubość, porowatość i wielkość porów separatora również będą miały wpływ na wydajność akumulatora.Dlatego w procesie przygotowania akumulatorów litowo-jonowych bardzo ważny jest dobór odpowiednich materiałów separatora oraz optymalizacja konstrukcji separatora.
2. Główna rola separatorów wbaterie litowe:
W akumulatorach litowo-jonowych separator odgrywa kluczową rolę i spełnia następujące główne funkcje:1.Przewodnictwo jonowe: Separator umożliwia transport jonów litu pomiędzy elektrodą dodatnią i ujemną.Separator ma zwykle wysoką przewodność jonową, co może sprzyjać szybkiemu i równomiernemu przepływowi jonów litu w akumulatorze oraz zapewniać wydajne ładowanie i rozładowywanie akumulatora.2.Bezpieczeństwo akumulatora: Separator może zapobiegać bezpośredniemu kontaktowi i zwarciu między elektrodami dodatnimi i ujemnymi, zapobiegać przetężeniu i przegrzaniu wnętrza akumulatora oraz zapewniać bezpieczeństwo akumulatora.3.Izolacja elektrolitu: Separator zapobiega mieszaniu się gazów, zanieczyszczeń i innych substancji znajdujących się w elektrolicie akumulatora pomiędzy elektrodami dodatnimi i ujemnymi, unikając niepotrzebnych reakcji chemicznych i strat oraz utrzymując stabilność i żywotność akumulatora.4.Podpora mechaniczna: Separator pełni w akumulatorze rolę podpory mechanicznej.Może ustalić położenie elektrod dodatnich i ujemnych oraz innych elementów akumulatora.Ma również pewien stopień elastyczności i rozszerzalności, aby dostosować się do rozszerzania i kurczenia się akumulatora. Separatory odgrywają ważną rolę w przewodzeniu jonów, bezpieczeństwie akumulatora, izolacji elektrolitu i wsparciu mechanicznym w akumulatorach litowo-jonowych.Może zapewnić stabilną pracę i wydajność baterii.
3. Rodzaje separatorów akumulatorów litowo-jonowych
Istnieje wiele typów separatorów akumulatorów litowo-jonowych, do najpopularniejszych należą: 1.Separator polipropylenowy (PP): Jest to obecnie najczęściej stosowany materiał separujący.Separatory polipropylenowe charakteryzują się doskonałą odpornością chemiczną, dobrą stabilnością termiczną i wytrzymałością mechaniczną, a jednocześnie posiadają umiarkowaną selektywność jonową i właściwości przewodzące.2.Separator poliimidowy (PI): Separator poliimidowy ma wysoką stabilność termiczną i stabilność chemiczną oraz może utrzymać stabilną wydajność w środowiskach o wysokiej temperaturze.Ze względu na wysoką odporność na napięcie, separatory poliimidowe są często stosowane w akumulatorach o dużej gęstości energii i dużych wymaganiach energetycznych.3.Separator polietylenowy (PE): Separator polietylenowy ma wysoką przewodność jonów i dobrą wytrzymałość mechaniczną i jest często stosowany w określonych typach akumulatorów litowo-jonowych, takich jak superkondensatory i akumulatory litowo-siarkowe.4.Kompozytowa membrana ceramiczna: Kompozytowa membrana ceramiczna jest wykonana z podłoża polimerowego wzmocnionego włóknem ceramicznym.Ma wysoką wytrzymałość mechaniczną i odporność na ciepło oraz może wytrzymać wysoką temperaturę i uszkodzenia fizyczne.5.Separator nanoporów: Separator nanoporów wykorzystuje doskonałą przewodność jonową struktury nanoporów, zachowując jednocześnie dobrą wytrzymałość mechaniczną i stabilność chemiczną.Oczekuje się, że będzie on stosowany w akumulatorach litowo-jonowych o wysokich wymaganiach dotyczących mocy i długiej żywotności. Te separatory wykonane z różnych materiałów i konstrukcji można wybierać i optymalizować zgodnie z różnymi konstrukcjami akumulatorów i wymaganiami dotyczącymi wydajności.
4. Wymagania eksploatacyjne separatorów akumulatorów litowo-jonowych
Separatory akumulatorów litowo-jonowych są kluczowym elementem spełniającym następujące wymagania eksploatacyjne:1.Wysoka przewodność elektrolitu: Separator musi mieć wysoką przewodność elektrolitu, aby sprzyjać przewodzeniu jonów pomiędzy elektrodami dodatnimi i ujemnymi, co pozwala na efektywne ładowanie i rozładowywanie akumulatora.2.Doskonała selektywność jonowa: Separator musi charakteryzować się dobrą selektywnością jonową, umożliwiającą jedynie przenoszenie jonów litu i zapobiegającą przenikaniu lub reakcji innych substancji w akumulatorze.3.Dobra stabilność termiczna: Separator musi mieć dobrą stabilność termiczną i być w stanie utrzymać stabilność strukturalną w ekstremalnych warunkach, takich jak wysoka temperatura lub przeładowanie, aby zapobiec niekontrolowanej utracie ciepła, odparowaniu elektrolitu i innym problemom.4.Doskonała wytrzymałość mechaniczna i elastyczność: Separator musi charakteryzować się dużą wytrzymałością mechaniczną i elastycznością, aby zapobiec problemom, takim jak zwarcia krawędziowe lub uszkodzenia wewnętrzne, a także dostosować się do rozszerzania i kurczenia się akumulatora.5.Dobra odporność chemiczna: Separator musi mieć dobrą odporność chemiczną i być odporny na korozję lub zanieczyszczenie separatora elektrolitami, gazami i zanieczyszczeniami w akumulatorze.6.Niska rezystancja i niska przepuszczalność: Separator powinien mieć niską rezystancję i niską przepuszczalność, aby zmniejszyć utratę rezystancji i utratę elektrolitu wewnątrz akumulatora. Wymagania dotyczące wydajności separatorów akumulatorów litowo-jonowych to wysoka przewodność elektrolitu, doskonała selektywność jonów, dobra stabilność termiczna, doskonałe właściwości mechaniczne wytrzymałość i elastyczność, dobra odporność chemiczna, niska odporność i niska przepuszczalność.Te wymagania dotyczące wydajności zapewniają bezpieczeństwo baterii, trwałość cyklu i gęstość energii.
Czas publikacji: 15 września 2023 r