Батерија високих перформанси:Литијум јонска батеријасастоји се од четири главна дела: материјала позитивне електроде, материјала негативне електроде, сепаратора и електролита.Међу њима, сепаратор је кључна унутрашња компонента улитијум-јонске батерије.Иако не учествује директно у електрохемијској реакцији, игра виталну улогу у перформансама батерије.То не утиче само на капацитет, перформансе циклуса и густину струје пуњења и пражњења батерије, већ се односи и на безбедност и животни век батерије.батерија.Сепаратор одржава правилан рад и перформансе батерије тако што обезбеђује канале за јонску проводљивост, спречава мешање електролита и пружа механичку подршку. Јонска проводљивост сепаратора директно утиче на брзину пуњења и пражњења и ефикасност батерије.Боља јонска проводљивост може побољшати густину снаге батерије.Поред тога, перформансе изолације електролита сепаратора одређују сигурност батерије.Ефикасна изолација електролита између позитивне и негативне електроде може спречити безбедносне проблеме као што су кратки спојеви и прегревање.Сепаратор такође треба да има добру механичку чврстоћу и флексибилност да би се носио са ширењем и скупљањем батерије и спречио механичка оштећења и унутрашње кратке спојеве.Поред тога, сепаратор такође треба да одржава структурну и функционалну стабилност токомтрајање батериједа би се обезбедио дуготрајан поуздан рад батерије. Иако сепаратор не учествује директно у електрохемијској реакцији батерије, он има важан утицај на кључне особине као што су капацитет батерије, перформансе циклуса, брзина пуњења и пражњења, безбедност и животни век .Стога су развој и оптимизација сепаратора од критичног значаја за развој и примену литијум-јонских батерија.
1. Важна функција сепаратора улитијум-јонске батерије
Сепаратори играју виталну улогу у литијум-јонским батеријама.То није само физичка баријера која раздваја позитивне и негативне електроде, већ има и следеће важне функције:1.Пренос јона: сепаратор мора имати добре перформансе преноса јона и бити способан да дозволи литијум јонима да слободно преносе између позитивне и негативне електроде.Истовремено, сепаратор треба да ефикасно блокира пренос електрона како би спречио кратке спојеве и самопражњење.2.Одржавање електролита: сепаратор треба да има добру отпорност на продирање растварача, што може ефикасно да одржава уједначену дистрибуцију електролита између позитивних и негативних електрода и спречи губитак електролита и промене концентрације.3.Механичка чврстоћа: сепаратор треба да има довољну механичку чврстоћу да издржи механички стрес као што су компресија, ширење и вибрације батерије како би се осигурала стабилност и сигурност батерије.4.Термичка стабилност: сепаратор треба да има добру термичку стабилност да би одржао структурну стабилност у окружењима са високим температурама и спречио топлотни одлазак и термичко распадање.5.Отпорност на пламен: сепаратор треба да има добру отпорност на ватру, што може ефикасно спречити батерију од пожара или експлозије под ненормалним околностима. Да би се испунили горе наведени захтеви, сепаратори су обично направљени од полимерних материјала, као што су полипропилен (ПП), полиетилен (ПЕ) итд. Поред тога, параметри као што су дебљина, порозност и величина пора сепаратора такође утичу на перформансе батерије.Због тога је у процесу припреме литијум-јонских батерија веома важно одабрати одговарајуће материјале сепаратора и оптимизовати структурни дизајн сепаратора.
2. Главна улога сепаратора улитијумске батерије:
У литијум-јонским батеријама, сепаратор игра кључну улогу и има следеће главне функције:1.Јонска проводљивост: сепаратор омогућава транспорт литијум јона између позитивне и негативне електроде.Сепаратор обично има високу јонску проводљивост, што може промовисати брз и равномеран проток литијум јона у батерији и постићи ефикасно пуњење и пражњење батерије.2.Безбедност батерије: сепаратор може спречити директан контакт и кратак спој између позитивне и негативне електроде, избећи прекомерну струју и прегревање унутар батерије и обезбедити сигурност батерије.3.Изолација електролита: сепаратор спречава мешање гасова, нечистоћа и других супстанци у електролиту у батерији између позитивних и негативних електрода, избегавајући непотребне хемијске реакције и губитке, и одржавајући стабилност и животни век батерије.4.Механичка подршка: сепаратор игра улогу механичке подршке у батерији.Може поправити положај позитивних и негативних електрода и других компоненти батерије.Такође има одређени степен флексибилности и проширивости да се прилагоди ширењу и контракцији батерије. Сепаратори играју важну улогу у јонској проводљивости, безбедности батерија, изолацији електролита и механичкој подршци у литијум-јонским батеријама.Може осигурати стабилан рад и перформансе батерије.
3. Врсте сепаратора литијум-јонских батерија
Постоји много типова сепаратора литијум-јонских батерија, а уобичајени укључују следеће: 1.Полипропиленски (ПП) сепаратор: Ово је тренутно најчешће коришћени сепаратор.Полипропиленски сепаратори имају одличну хемијску отпорност, добру термичку стабилност и механичку чврстоћу, док поседују умерену јонску селективност и проводљива својства.2.Полиимидни (ПИ) сепаратор: Полиимидни сепаратор има високу термичку стабилност и хемијску стабилност и може одржати стабилне перформансе у окружењима са високим температурама.Због отпорности на висок напон полиимидни сепаратори се често користе у батеријама са великом густином енергије и високим захтевима за снагом.3.Полиетиленски (ПЕ) сепаратор: Полиетиленски сепаратор има високу јонску проводљивост и добру механичку чврстоћу и често се користи у специфичним типовима литијум-јонских батерија, као што су суперкондензатори и литијум-сумпорне батерије.4.Композитна керамичка дијафрагма: Композитна керамичка дијафрагма је направљена од полимерне подлоге ојачане керамичким влакнима.Има високу механичку чврстоћу и отпорност на топлоту и може да издржи високе температуре и физичка оштећења.5.Нанопоре сепаратор: Нанопоре сепаратор користи одличну проводљивост јона нанопоре структуре, док задовољава добру механичку чврстоћу и хемијску стабилност.Очекује се да ће се применити у литијум-јонским батеријама са захтевима велике снаге и дугог века трајања. Ови сепаратори различитих материјала и структура могу се одабрати и оптимизовати у складу са различитим дизајном батерија и захтевима за перформансе.
4. Захтеви за перформансе сепаратора литијум-јонских батерија
Одвајачи литијум-јонских батерија су критична компонента са следећим захтевима за перформансе:1.Висока проводљивост електролита: сепаратор мора да има високу проводљивост електролита да би унапредио проводљивост јона између позитивне и негативне електроде да би се постигло ефикасно пуњење и пражњење батерије.2.Одлична селективност јона: сепаратор треба да има добру селективност јона, омогућавајући само пренос литијум јона и спречавајући продирање или реакцију других супстанци у батерији.3.Добра термичка стабилност: сепаратор треба да има добру термичку стабилност и да буде у стању да одржи структурну стабилност у екстремним условима као што су висока температура или прекомерно пуњење како би се спречило топлотно бежање или испаравање електролита и други проблеми.4.Одлична механичка чврстоћа и флексибилност: сепаратор треба да има високу механичку чврстоћу и флексибилност како би спречио проблеме као што су кратки спојеви на ивицама или унутрашње оштећење и да би се прилагодио ширењу и скупљању батерије.5.Добра хемијска отпорност: сепаратор треба да има добру хемијску отпорност и да може да се одупре корозији или контаминацији сепаратора електролитима, гасовима и нечистоћама у батерији.6.Низак отпор и ниска пропустљивост: сепаратор треба да има ниску отпорност и ниску пропустљивост како би се смањио губитак отпора и губитак електролита унутар батерије. Захтеви за перформансе сепаратора литијум-јонских батерија су висока проводљивост електролита, одлична селективност јона, добра термичка стабилност, одлична механичка чврстоћа и флексибилност, добра хемијска отпорност, ниска отпорност и ниска пропустљивост.Ови захтеви за перформансе обезбеђују сигурност батерије, животни век и густину енергије.
Време поста: 15.09.2023