Baterija visokih performansi:Litij-ionska baterijasastoji se od četiri glavna dijela: materijala pozitivne elektrode, materijala negativne elektrode, separatora i elektrolita.Među njima, separator je ključna unutarnja komponentalitij-ionske baterije.Iako izravno ne sudjeluje u elektrokemijskoj reakciji, igra vitalnu ulogu u radu baterije.Ne utječe samo na kapacitet, izvedbu ciklusa i gustoću struje punjenja i pražnjenja baterije, već je također povezana sa sigurnošću i vijekom trajanjabaterija.Separator održava ispravan rad i performanse baterije osiguravajući kanale za provodljivost iona, sprječavajući miješanje elektrolita i pružajući mehaničku podršku. Ionska vodljivost separatora izravno utječe na brzinu punjenja i pražnjenja i učinkovitost baterije.Bolja ionska vodljivost može poboljšati gustoću snage baterije.Osim toga, učinkovitost izolacije elektrolita separatora određuje sigurnost baterije.Učinkovita izolacija elektrolita između pozitivne i negativne elektrode može spriječiti sigurnosne probleme kao što su kratki spojevi i pregrijavanje.Separator također mora imati dobru mehaničku čvrstoću i fleksibilnost kako bi se nosio sa širenjem i skupljanjem baterije i spriječio mehanička oštećenja i unutarnje kratke spojeve.Osim toga, separator također mora održavati strukturnu i funkcionalnu stabilnost tijekomživot baterijekako bi se osigurao dugotrajan pouzdan rad baterije. Iako separator ne sudjeluje izravno u elektrokemijskoj reakciji baterije, ima važan utjecaj na ključna svojstva kao što su kapacitet baterije, izvedba ciklusa, brzina punjenja i pražnjenja, sigurnost i vijek trajanja .Stoga su razvoj i optimizacija separatora od ključne važnosti za razvoj i primjenu litij-ionskih baterija.
1. Važna funkcija separatora ulitij-ionske baterije
Separatori igraju vitalnu ulogu u litij-ionskim baterijama.To nije samo fizička barijera koja razdvaja pozitivne i negativne elektrode, već ima i sljedeće važne funkcije:1.Prijenos iona: Separator mora imati dobre performanse prijenosa iona i omogućiti slobodan prijenos litijevih iona između pozitivne i negativne elektrode.U isto vrijeme, separator mora učinkovito blokirati prijenos elektrona kako bi spriječio kratke spojeve i samopražnjenje.2.Održavanje elektrolita: Separator mora imati dobru otpornost na prodor otapala, što može učinkovito održavati jednoliku raspodjelu elektrolita između pozitivne i negativne elektrode i spriječiti gubitak elektrolita i promjene koncentracije.3.Mehanička čvrstoća: Separator mora imati dovoljnu mehaničku čvrstoću da izdrži mehanička opterećenja kao što su kompresija, ekspanzija i vibracije baterije kako bi se osigurala stabilnost i sigurnost baterije.4.Toplinska stabilnost: Separator mora imati dobru toplinsku stabilnost kako bi održao strukturnu stabilnost u okruženjima s visokom temperaturom i spriječio toplinski odljev i toplinsku razgradnju.5.Otpornost na plamen: separator mora imati dobru otpornost na plamen, što može učinkovito spriječiti požar ili eksploziju baterije pod nenormalnim okolnostima. Kako bi se ispunili gore navedeni zahtjevi, separatori su obično izrađeni od polimernih materijala, kao što su polipropilen (PP), polietilen (PE), itd. Osim toga, parametri kao što su debljina, poroznost i veličina pora separatora također će utjecati na performanse baterije.Stoga je u procesu pripreme litij-ionskih baterija vrlo važno odabrati odgovarajuće materijale separatora i optimizirati konstrukcijski dizajn separatora.
2. Glavna uloga separatora ulitijske baterije:
U litij-ionskim baterijama separator ima ključnu ulogu i ima sljedeće glavne funkcije:1.Provođenje iona: Separator omogućuje prijenos litijevih iona između pozitivne i negativne elektrode.Separator obično ima visoku ionsku vodljivost, što može pospješiti brz i ravnomjeran protok litijevih iona u bateriji i postići učinkovito punjenje i pražnjenje baterije.2.Sigurnost baterije: Separator može spriječiti izravan kontakt i kratki spoj između pozitivne i negativne elektrode, izbjeći prekomjernu struju i pregrijavanje unutar baterije i osigurati sigurnost baterije.3.Izolacija elektrolita: Separator sprječava miješanje plinova, nečistoća i drugih tvari u elektrolitu u bateriji između pozitivne i negativne elektrode, izbjegavajući nepotrebne kemijske reakcije i gubitke te održavajući stabilnost i vijek trajanja baterije.4.Mehanička potpora: Separator igra ulogu mehaničke potpore u bateriji.Može popraviti položaje pozitivnih i negativnih elektroda i ostalih komponenti baterije.Također ima određeni stupanj fleksibilnosti i proširivosti kako bi se prilagodio širenju i skupljanju baterije. Separatori igraju važnu ulogu u vodljivosti iona, sigurnosti baterije, izolaciji elektrolita i mehaničkoj potpori u litij-ionskim baterijama.Može osigurati stabilan rad i performanse baterije.
3. Vrste separatora litij-ionskih baterija
Postoje mnoge vrste separatora litij-ionskih baterija, a najčešći su sljedeći:1.Polipropilenski (PP) separator: Ovo je trenutno najčešće korišteni materijal za separator.Polipropilenski separatori imaju izvrsnu kemijsku otpornost, dobru toplinsku stabilnost i mehaničku čvrstoću, dok posjeduju umjerenu ionsku selektivnost i vodljiva svojstva.2.Poliimidni (PI) separator: Poliimidni separator ima visoku toplinsku i kemijsku stabilnost i može održati stabilne performanse u okruženjima visoke temperature.Zbog svoje otpornosti na visoki napon, poliimidni separatori često se koriste u baterijama s visokom gustoćom energije i visokim zahtjevima za snagom.3.Polietilenski (PE) separator: Polietilenski separator ima visoku ionsku vodljivost i dobru mehaničku čvrstoću, te se često koristi u određenim vrstama litij-ionskih baterija, kao što su superkondenzatori i litij-sumporne baterije.4.Kompozitna keramička dijafragma: Kompozitna keramička dijafragma izrađena je od polimerne podloge ojačane keramičkim vlaknima.Ima visoku mehaničku čvrstoću i otpornost na toplinu te može izdržati visoke temperature i fizička oštećenja.5.Nanopore separator: Nanopore separator koristi izvrsnu ionsku vodljivost strukture nanopora, dok ima dobru mehaničku čvrstoću i kemijsku stabilnost.Očekuje se da će se primjenjivati u litij-ionskim baterijama sa zahtjevima velike snage i dugog vijeka trajanja. Ovi separatori od različitih materijala i struktura mogu se odabrati i optimizirati u skladu s različitim dizajnom baterija i zahtjevima performansi.
4. Zahtjevi za performanse separatora litij-ionskih baterija
Separatori litij-ionskih baterija kritična su komponenta sa sljedećim zahtjevima za performanse:1.Visoka vodljivost elektrolita: Separator mora imati visoku vodljivost elektrolita kako bi pospješio vodljivost iona između pozitivne i negativne elektrode kako bi se postiglo učinkovito punjenje i pražnjenje baterije.2.Izvrsna selektivnost iona: separator mora imati dobru selektivnost iona, dopuštajući samo prijenos litijevih iona i sprječavajući prodor ili reakciju drugih tvari u bateriji.3.Dobra toplinska stabilnost: separator mora imati dobru toplinsku stabilnost i biti u stanju održati strukturnu stabilnost u ekstremnim uvjetima kao što su visoka temperatura ili prekomjerno punjenje kako bi se spriječio toplinski bijeg ili isparavanje elektrolita i drugi problemi.4.Izvrsna mehanička čvrstoća i fleksibilnost: Separator mora imati visoku mehaničku čvrstoću i fleksibilnost kako bi spriječio probleme kao što su rubni kratki spojevi ili unutarnja oštećenja, te kako bi se prilagodio širenju i skupljanju baterije.5.Dobra kemijska otpornost: separator mora imati dobru kemijsku otpornost i biti sposoban odoljeti koroziji ili kontaminaciji separatora elektrolitima, plinovima i nečistoćama u bateriji.6.Nizak otpor i niska propusnost: Separator treba imati nizak otpor i nisku propusnost kako bi se smanjio gubitak otpora i gubitak elektrolita unutar baterije. Zahtjevi za performanse separatora litij-ionske baterije su visoka vodljivost elektrolita, izvrsna selektivnost iona, dobra toplinska stabilnost, izvrsna mehanička čvrstoća i fleksibilnost, dobra kemijska otpornost, niska otpornost i niska propusnost.Ovi zahtjevi za performanse osiguravaju sigurnost baterije, radni vijek i gustoću energije.
Vrijeme objave: 15. rujna 2023