Lityum-Ion Battery'in elektrik Özellikleri Güvenlik ve Verimlilik için Ayrıştı

Lityum-iyon aküleri, modern cihazların geniş bir dizi gücü, akıllı telefonlar ve dizüstü bilgisayarlardan elektrikli araçlara ve ızgara ölçekli enerji depolamasına kadar çok dikkat, elektrotlar ve elektrolitlere odaklanırken, separatorluklar - ince, göz ardı edilebilir membran - güvenli, verimli ve uzun süreli bir operasyona izin veren temel bir rol oynar. separatorun birincil işi, tüm enerji mühendisleri ile ilgili elektriksel bağlantıların özgürce akışının taşınmasına izin verirken, elektriksel özellikleri ve elektriksel sabitler ve sabit, direkt olarak, bataryanın iç kısa devrelerin ısıtılmasıdır.

Lityum-Ion Pilleri'ndeki Ayrılmanın Rolü

Bir batarya separatörü, elektrot genişletme ve sözleşmeyi ele almak için fiziksel olarak uygun bir membrandır (tavut) hücredeki negatif elektrottan (anode) oluşur. Bu malzemelerde kimyasal olarak stabil olmalıdır, mekanik olarak hem de yüksek sıcaklıklarda iyi bir denge sağlar. Çoğu ticari olarak kullanılan separatorlar, polindisyon gibi mikro göz ardı edilebilir poliolefin filmlerinden oluşur.

Ayrıklıkların Temel Elektrik Özellikleri

Bir seheratın elektrik davranışı birkaç anahtar parametre tarafından tanımlanabilir, her biri bataryayı farklı şekillerde etkiler.

Elektrik yalıtımı (Ionic vs. Electronic Thingsivity)

İdeal bir sefil elektronlar için bir elektriksel bir iletkendir, ancak iyonlar için bir iletken gerekir.Sürekli elektronik yalıtım, hücreyi kısa sürede silebilecek herhangi bir sızıntıyı önlemek için aşırı derecede yüksek elektronik dirençe sahip olmalıdır.Aynı zamanda, 1014-1016 ⁇ cm'i doldurmaya ve ısıtılmış yüzeylere izin vermek gerekir, elektrolitler arasında geçiş yapmak için bir yol açar.

Dielektrik Güç

Dielektrik gücü, tipik olarak sadece 10-25 μm kalınlığında olan bir sefilliliğe kadar olan, birkaç yüz MV /m elektriksel arızasına neden olan potansiyel farkın, normal bir betonun altında bulunan ve betonun yüksek çözünürlükte olduğu gibi, normal bir betonun yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte olan elektriksel bir motora sahip olan bir motora sahip olan bir motor güç sunuyor.

Dielektrik Constant (Relative permissiontivity)

Bununla birlikte, dielektrik sabiti ( ⁇ [DÜDÜ:0) düşük bir dielektrik sabiti (yaklaşık 2–3), bu düşük değer, yüksek frekanslı performansı da etkileyebilir.

Elektriksel Davranış ve Leakage Current

Diskoitin sağlam polimer matrisi mükemmel bir elektronik insulator olması gerekirken, elektron iletimleri iletken boşluklar veya bozulma ürünleri nedeniyle meydana gelebilir. Ek olarak, elektrolyte dolu bir gözenekleri çalıştırmaz, ancak elektrolitler için test etmek, ayırıcı malzemenin elektronik iletkenliği, önemli sızıntıdan kaçınmak için 10-10 S/cm altında tutulmalıdır. Yüksek iletkenlik özellikle de ayırıcıda ve üretim yöntemlerinin sürekli olarak azaltılmasına yol açabilir.

Battery Güvenliği Üzerine Etkisi

İç Kısa Devrelerin Önlenmesi

Diskoitin en kritik güvenlik fonksiyonu, kısa bir devre meydana geldiğinde, ısıtıcı ve katode arasındaki doğrudan temasa geçmelidir. Mekanik tomlar, enderik büyüme (özellikle de lityum metal anodları), veya ısı çekme direncinden kaynaklanan yüksek ısıtılabilir. kısa bir devre meydana geldiğinde, hücre hızla ısıtılabilir ve yüksek oranda ısıtılabilir ısılar ve yüksek çözünürlükte bir çok modern sefilliğe yol açan aşırı ısıtılabilir.

Dielektrik Termal ve Mekanik Stres Altında

Normal operasyon altında, separatorun dielektrik gücü güvenli bir marj sağlar. Ancak, hücre deneyimleri aşırı şarj edildiğinde, dış ısıtma veya mekanik deformasyon (örneğin, ezilme testi), separatorun özellikleri degrad. Polyolefin filmlerinin bozulma noktalarına yakınlaşması ve bozulmalarının azaltılması, betonarme parametrelerinin aşırı derecede daha iyi bir ısıtılması; bir aydınlatma kaplamaları 500 °C'nin üzerinde sıcaklıklara dayanabilir ve polimer substratlar sonrasında bile yalıtımları korur.Bu nedenle üreticiler, seramik kaplamaları yüksek enerjili hücreler için giderek daha fazla kabul eder.

Battery Verimliliği ve İç Direnişi Üzerine Etkisi

Diskoitin elektrik özellikleri doğrudan bataryanın iç direncini etkiler, bu da düşük reflektiflik, güç kapasitesi ve ısı nesli artırır. sempozitenin iyonik direnci, işkence (belki 10 μm) daha düşük direnç gösterir ve elektrolit iletkenliği azaltır. Düşük reflektifler iç direnç gösterir, hücre sayısını azaltır ve ısıtılır.

Dielektrik Sürekli Ion Transport üzerinde Etkisi

Kondüktör katının dielektrik sabiti düşük olsa da, elektrolitli sistemler için etkili dielektrik sabiti, bu davranışın yüksek bir şekilde hakim olması, bu yüzden ayırıcının dielektrik sabitliği sadece ikincil bir rol oynayabilir. Katı-devlet pilleri, potansiyel olarak yüksek iletkenlikli iletkenlik ile daha da artar, çünkü tüm elektrolit sistemleri, bu davranışın büyük ölçüde bağlıdır.

Geliştirilmiş Elektrik Performansı için Ayrılı Malzemede İleriler

Seramik-Coated Brokens

Seramik nanopartiküllerin ince bir katmanı uygulayın (örneğin, Al2O3, SiO2 veya TiO2) bir veya iki tarafta poliolefin separatör, elektriksel zemin basıncı ve mekanik zemin direncini azaltan yüksek-dielektrikli bir tabaka sağlar.Bu kaplamalar, yüksek çözünürlükte, betonarmeli kaplamalar ile karşılaştırıldığında, yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte bir beton kaplamalar sağlar.

Gelişmiş polimerler ve Kompozit Ayrıklar

Polyolefins'in ötesinde, araştırmacılar poliimide (PI), polivinyliden fluoride (PVDF), ve poliakrilonitrile (PAN) sefiller için (örneğin, bu polimerler yüksek çözünürlükte, daha iyi alev gecikme noktaları ve daha yüksek dielektrik sabitleri ile birlikte, yüksek çözünürlükte, yüksek çözünürlükte, yüksek çözünürlükte ve yüksek çözünürlükte bir beton kaplama alanlarının eklenmelerini içerir.

Nanofiberler Ayrıştırmaları

Elektrospinning polimer nanofiberler, yüksek çözünürlük ve yüksek dielektrikli bir yapıya sahip separatorlar oluştururlar ve küçük bir porselen boyutu, düşük iyonik dirençlere yol açan.Bu nanofiber matları seramik kaplamalarla birleştirildiğinde, hem yüksek enerjili yüksek hem de yüksek dielektrikli bataryalar için geliştirilebilirler. Örneğin, bir PVDF ve sağlam bir beton ile temel yapı hem de fiberler üretebilir.

Karakterizasyon ve Test Yöntemleri

Dielektrik Breakdown Gerilim Testi

Bir seherasyonun bozulması, kenar etkilerini önlemek için dikkatli bir örnek hazırlama gerektirir. Tipik olarak, separatör bir sıvı dielektrikte iki düz elektrolit arasında yer alır (aynı elektrolit bataryada kullanılır), ve yavaş yavaş yavaş AC veya DC gerilimi azalır hale getirir.

Elektrik Diyivitesi ve Davranışı

Yüzey direnci, mikrokimyasal olarak kullanılan spektroskopi (EIS) ile test edilen bir ortamda nem etkilerini ortadan kaldırmak için ölçülür.For separators soaked with elektrolite, iyonik direnç, yüksek güç uygulamaları için arzu edilir. MacMullin numarası hesaplanırken, yüksek güç uygulamaları için arzu edilir.

Leakage Current Ölçüm

Sürekli DC gerilimi (örneğin, 5 V) kuru separatör boyunca uygulanır ve mevcut zaman içinde izlenir. Leakage akımları 1 μA/cm2 altında yüksek kaliteli separatorlar için tipiktir. Zaman içinde herhangi bir artış, iyonik konsensiyon veya nemlendirici gösterebilir.

Batarya enerjisinin düşmesine devam ettikçe, ayırıcılar ve elektrolitler üzerindeki talepler daha sıkı hale gelir. İnceleyici separatorlar iç direnci azaltır, daha yüksek dielektrikli güç ve mekanik sertliği gerektirir. Katı-devlet pilleri, sıvı elektrolitleri ortadan kaldırır, hem de yüksek ısıtılmış ısıtılmış betonlar için yüksek ısıtılır.

Lityum-ion batarya ayırıcılarının elektrik özellikleri - özellikle elektrik yalıtım, dielektrik gücü ve dielektrik sabiti - hem güvenlik hem de verimlilik için temelsel olarak, seramik kaplamalar, nanofiber kompozitler ve yüksek performanslı polimerler gibi, mümkün olan her şeyin sınırlarını zorlamaya devam eder.Bu özellikleri anlamak ve optimize etmekle, araştırmacılar ve üreticiler sadece daha fazla enerji depolayabilirler, ancak daha büyük güvenilirlik ve felaket başarısızlık riski ile yapabilirler.

[FONT:0)Ekmen kaynaklar: Daha fazla separatör elektrik testi hakkında okuma için, bkz.DÜDÜDÜDÜDÜDÜSÜDÜDÜDÜDÜDÜSÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜ: 2) ve separatorluk malzemeleri ve özellikleri ayrıntılı bir inceleme için, bu derginin ileri separatorluk aküleri için ayrıntılı bir inceleme için bkz.