תכונות חשמל של Lithium-Ion Battery Separators לבטיחות ויעילות

סוללות ליתיום-יון כוח מגוון עצום של מכשירים מודרניים, מסמארטפונים וממחשבים ועד כלי רכב חשמליים ואחסון אנרגיה בקנה מידה רשת. בעוד תשומת לב רבה מתמקדת בחומרים אלקטרודה ואלקטרוליטים, ה-Sparator - מזכר דק, ⁇ - ממלא תפקיד בסיסי במתן יעילות אנרגיה בטוחה, יעילה וארוכת טווח, העבודה העיקרית של ה-Sparator היא למנוע מגע פיזי בין התכונות של מחזור חשמלי ומערכת ההפעלה באופן חופשי, כולל לחץ חשמלי, תוך כדי לחץ חיצוני, כולל מגבלות חשמליות, תוך כדי הפעלת סוללות קצרות, באופן חופשי, ומערכת חשמלית, כולל מגבלות חשמליות, כולל לחץ חיצוני, ומערכת חשמל, כולל מגבלות מהירות, כולל לחץ חיצוני, כולל לחץ חיצוני, כולל לחץ חיצוני, ומערכת הפעלה.

התפקיד של ה- Separator ב- Lithium-Ion Batteries

מפריד סוללה הוא membrane חד-משמעי כי מפריד פיזית אלקטרודה חיובית (cathode) מן אלקטרודה שלילית (anode) בתוך התא.זה חייב להיות יציב מבחינה כימית אלקטרוליטה, חזק מכני כדי להתמודד עם התרחבות אלקטרודה ו התכווצות, יציב תרמי כדי להימנע מכווץ או התכה בטמפרטורות גבוהות.

נכסים חשמליים של ספרדים

ניתן לתאר את ההתנהגות החשמלית של מפריד באמצעות מספר פרמטרים מרכזיים, כל אחד משפיע על הסוללה בדרכים נפרדות.

אינסטלציה חשמלית (Ionic vs. Electronic Conductivity)

מפריד אידיאלי הוא אינפורמט חשמלי עבור אלקטרונים אבל מנצח עבור בצלים.זה חייב להיות התנגדות אלקטרונית גבוהה מאוד למנוע כל זרם דליפה שיכול קצר-circuit התא. בו-זמנית, זה חייב להיות ⁇ ו רטוב כדי לאפשר אלקטרוליט לזרום רק כדי למלא את הנקבוביות, יצירת נתיב לליתיות כדי לעבור בין אלקטרודות עניות לאלקטרוליטנטיות זרם חשמליות, בסופו של דבר 10 ליטרים רגילים, הוא עומד על קיבולת אלקטרוליטית של אלקטרוליטית, בסופו של דבר, הוא רק על ידי ⁇ פנימית של דבר, הוא עומד על ⁇ יתיתיתיתיתיתיתיתיתיתיתיתיתיתיתיתיתיתיתיתיתיתיתיתיתיתיתיתיתיתיתיתיתיתית, בסופו של דבר, עד 10.

כוח דיאלקטרי

כוח דיאלקטרי הוא השדה החשמלי המקסימלי שמשתנה יכול לעמוד בפני מעבר להתמוטטות חשמל.בתא ליתיום-יון, ההבדל הפוטנציאלי בין ode ו- Cathode יכול להגיע ל-4.2 V או יותר מעבר ל-Sparator שהוא בדרך כלל רק 10 עד 25 מיקרומטרן עבה.זה מתאים לשדה חשמלי של כמה מאות ו/m. אם הכוח החשמלי של ה-Sparator אינו מספיק, יכול לגרום ל- 200/תיקים יעילים ל-Edowrilreams/Rateolate.

Dielectric Constant (Relative Permittivity)

( ⁇ ) קבוע dielectric (VirtualFLT:0) של חומר מפריד משפיע על האופן שבו הוא מאחסן ומרחיק אנרגיה חשמלית יותר.הוא משפיע גם על הכניעה הכוללת של התא והפצת שדה חשמלי: ציפוי פוליאורלפי טיפוסי של מחסנים חשמליים (כ-2-3), אשר קרוב לשווי נמוך זה מקטין את הביצועים האלקטרו-חמצנייים מורכבים יותר, אך ורק אם כי הם יכולים לשפר את תפקודם של סלקציה חשמלית גבוהה יותר, אך ורק לאחר מכן, אך ורק לאחר מכן, אך ורק לאחר מכן, עם השפעה נמוכה יותר, אך ורק 2-D.

חשמל ו-Leakage Current

בעוד שהמריצה המוצקה של ה-Sparator צריכה להיות אינסטלטור אלקטרוני מושלם, מעקב אחר מוליכים אלקטרונים יכול להתרחש בשל זיהומים התנהגותיים או מוצרים השפלה.בנוסף, הנקבוביות מלאות אלקטרוליטים מוליכים בצלים אבל לא אלקטרונים.ההתנהלות האלקטרונית של חומר ה-Sparator עצמו חייבת להילקח מתחת ל-10-10-10/10 ס"מ באופן קבוע כדי להימנע מחיתול גבוה יותר יכול להוביל למתחים קצרים, במיוחד לטמפרטורה נמוכה יותר, במיוחד, כמו מצופה של תאים מורכבים של חומרים של חומרים נוגדי חמצון סטנדרטיים.

השפעה על בטיחות הסוללה

מניעת מעגלים קצרים פנימיים

הפונקציה הבטיחות הקריטית ביותר של ה-Sparator היא למנוע מגע ישיר בין ה- aode ו- Cathode. punctures מכני, גידול dendrite (במיוחד מ-Lithium מתכת aodes), או התכווצות תרמיות יכול לסכן את השלמות של סיפרטור לאחר שעיגול קצר מתרחש, התא יכול לגרור במהירות, לייצר חום אינטנסיבי שמניעה ריצת חום תרמי - תגובה קטסטרופלית שמובילה להתפרצות חשמלית או ל- 130 תכונות גבוהות ( ⁇ ) הן יכולות להגיע ל-מחץ חשמליות (מחץ גבוה) גבוה (מחץ חשמליות) גבוה (מחץ חשמליות) ו-או לחץ גבוה (מטען גבוה (מטען גבוה) בחוזק גבוה) או מחוזק גבוה (מטען גבוה) גבוה (מטען גבוה) או מחוזק חשמלי גבוה (מטען גבוה) מחוזק גבוה (מטען גבוה) בטמפרטורות גבוהות יותר מחוזק חשמלי גבוה (מטען גבוה (מטען גבוה) או מחוזק עמוק) בטמפרטורות גבוהות יותר מחוזק חשמלי גבוה (מטען גבוה (מטען גבוה (מטען גבוה (מטען גבוה (מטען גבוה) הן בטווח של לחץ חשמלי גבוה) או מחוזק חשמלי גבוה מחוזק עמוק) או מחוזק גבוה

דיאלקטרי פורץ מתחת למתח הצחיח והמעשן

תחת פעולה נורמלית, הכוח הדיאלקטרי של ה-Sparator מספק שולי בטוח.עם זאת, כאשר תאים חוויות overcharge, חימום חיצוני או עיוות מכני (למשל, מבחן למחוץ), תכונות של ה-Sparator degrade. פוליאולפין מתכווץ וכווץ ליד נקודות ההמיסה שלהם, צמצום המתח השבר שלהם.

השפעה על סוללת Efficiency והתנגדות פנימית

התכונות החשמליות של ה-Sparator משפיעות ישירות על ההתנגדות הפנימית של הסוללה, אשר בתורו משפיעות על יעילות האנרגיה, יכולת הכוח, ודור החום.ההתנגדות האקונית של ה-Sparator נשלטת על ידי הנפיחות הפנימית שלה, העדינות (טבע הרוח של הנקרס), עובי, ו מוליכותל אלקטרוליטיות טובה יותר. , נית, או בעלת עמידות נמוכה מדי או בעלת עמידות פנימית, הפחתת יכולת ה-מתאים נמוכה יותר מחמצן (מתאים נמוכה יותר) מאשר לתפקוד מכנית נמוכה יותר מאשר ל- 10 אלקטרוליטיגאלית נמוכה יותר מאשר ל-מפוספסיתרפיית (מטור נמוך יותר מאשר ל-מפוסלטרה-מנטלית (מנטלי) או נמוכה מאוד) או נמוכה יותר מאשר ל- 10 עמידות נמוכה מאוד.

אפקט דיאלקטרי קבוע על תחבורה איון

בעוד הקבוע הדיאלקטרי של מוצק ה-Sparator נמוך, הקבוע הדיאלקטרי היעיל של מלחי אלקטרוליט-מסווגים יש השפעה עדינה על דיסוציאציה והובלת ion. A גבוהה יותר מותרות מקומית יכולה לקדם את הדיסוציאציה של מלחי ליתיום לתוך סטיות חופשיות, פוטנציאל להגדיל את מוליכות ionic. עם זאת, עבור רוב מערכות נוזליות-אלקטרוניות, את ההתנהגות אלקטרוליטית השולטת במידה רבה יותר, כך שעדיין הופכת להיות בעלת תפקיד סימטרי חשוב יותר, אך ורק עם תפקיד קרמיקה, אך ורק עם תפקיד קרמיקה, אך ורק חומר אלקטרו-מתאים חשוב יותר, אך ורק עם תפקיד קרמיקה, הוא בעל תפקיד קרמיקה, אך ורק עם תפקיד קבוע יותר, עם תפקיד קרמיקה, עם תפקיד קבוע יותר, עם תפקיד קרמיקה, עם תפקיד קבוע יותר, עם תפקיד קרמיקה.

התקדמות בחומרים ספרדים לביצועים חשמליים משופרים

Ceramic-Coated Separators

החל שכבת דק של חלקיקים קרמיקה (למשל, אל2O3, SiO2, או TiO2) על אחד או שני הצדדים של מפרש פוליאולפי משפר באופן משמעותי את העוצמה הדיאלקטרית, יציבות תרמית, והתנגדות טיהור מכנית של ציפוי חשמלי לעתים קרובות ניתן ליישם באמצעות ציפוי דיפוי, ציפוי חרוט, או sputtering.

« « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « «

מעבר לפוליולפינים, החוקרים בוחנים חומרים כגון פולימידיד (PI), פוליווינילidene fluoride (PVDF), ופולי אקרילינל (PAN) עבור מפרידים.פולימרים אלה מציעים נקודות נמסות גבוהות יותר, יותר רטיבה מחדש של שדות פולינזיים גבוהים יותר, וקבועים דיאלקטריים גבוהים יותר של צינורות חשמליים (למשל, ⁇ ) יכולים לעמוד בטמפרטורות מעל 300 מעלות צלזיוס, ויש להם חוזקות הידרוגניות חשמליות גבוהות יותר ב- ⁇ ב- ⁇ (R) ב- ⁇ ) ב- pargicexrecitecromitecromitecromitecromite) ב- puritomite in amitedator (למשל, כולל תכונות מכניתיקים).

ננופיבר Separators

אלקטרו-פרנינג ננופיבר יוצר מפרידים עם שפע גבוה מאוד (70–90%) וגדלים קטנים, המוביל להתנגדות ionic נמוכה. כאשר מזרונים ננופיבר אלה משולבים עם ציפויים קרמיקה, הם יכולים להשיג הן מוליכות ionic גבוהה וסוללות דיפראלקטריות גבוהות.לדוגמה, מבנה ליבה עם PVDF ו-Alica יכול לייצר סיבים כי הם מתקדמים מבחינה חשמלית.

שיטות זיהוי ובדיקה

דיאלקטרי: מחיקת וולטאז' בדיקות

אימות המתח השבר של מפריד דורש הכנה מדגם זהיר כדי למנוע אפקטים קצה.בדרך כלל, המבדיל ממוקם בין שתי אלקטרודות שטוחות בדיאלקטרי נוזלי (לעתים קרובות אותו אלקטרוליטטה בשימוש בסוללה), ומתח AC או DC גדל לאט לאט מוחל עד ההתמוטטות מתרחשת. ASTM D149 סטנדרטי משמש לעתים קרובות כנקודת מפנה.

אחריות חשמלית והתנהלות

התנגדות כרך נמדדת באמצעות מערכת אלקטרודה נשמרת תחת סביבה מבוקרת כדי לחסל את השפעות הלחות.עבור מפרידים עם אלקטרוליטטה, ההתנגדות האקונית נמדדת באמצעות ספקטרוסקופיה אלקטרו-כימית (EIS) לאחר שיישב את הנקמורים.מספר MacMullin מחושב על ידי השוואת ההתנגדות של ה-Silator-electrotely להתנגדות של מספרי אלקטרוליטנטיים הם רצויים עבור מספר Macin נמוך יותר עבור יישומים.

המונחים:

מתח DC קבוע (למשל, 5 V) מוחל על פני ה- Eparator יבש, והזרם הוא מעקב לאורך זמן. זרמי Leakage מתחת 1 μA / m2 הם אופייניים ל-Sparators באיכות גבוהה.כל עלייה לאורך זמן עשויה להצביע על זיהום או ספיגה של ionic, אשר יכול לזלזל בביצועי בידוד.

מגמות ואתגרים עתידיים

כמו שחותני אנרגיה של סוללות ממשיכים לעלות, הדרישות של מפוזרים הופכות מחמירות יותר. ⁇ דקנר להפחית את ההתנגדות הפנימית אבל דורש אפילו כוח דיאלקטרי גבוה יותר ונוקשות מכנית. סוללות סולידריות-מדינה, אשר מבטלות אלקטרוליטים נוזליים, מסתמכות על שכבות אלקטרוליטנטיות מוצקות המשמשות גם לתחנות חשמל מפונקות ואלקטרוליטטה - כלומר, תכונות חשמליות של חומר מוצק (למשל, סוג-אורד) או לדחוף את המשתנים גבוהים יותר לשרירים.

התכונות החשמליות של ליתיום-יון סוללות מפרידים - במיוחד בידוד חשמלי, כוח דיאלקטרי, וקבוע דיאלקטרי - הן יסוד הן בטיחות והן יעילות.התקדמות במדעי החומרים, כגון ציפויים קרמיקה, תרכובות ננופיבר, ופולימרים בעלי ביצועים גבוהים, ממשיכים לדחוף את הגבולות של מה אפשרי.

(ב) [ה]: [ה] [ה]] [ה]] [ה]], ראו [ה] [ה]ב] [ה]] [ה]] [ה]]] [ה]]] [ה]] [ה'] [ה']'[ה']'[ה']']'[ה']''']'''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''