Vad är en separator?
separator
Separatorn är en avgörande komponent i litium-jonbatterier. Det är ett mikroporöst membran som används för att separera de positiva och negativa elektroderna och är ett funktionellt polymermaterial med en mikroporös struktur i nanoskala, som visas i figur 7-9. Separatorns prestanda bestämmer batteriets gränssnittsstruktur, interna motstånd och andra egenskaper, vilket direkt påverkar dess kapacitet, cykellivslängd och säkerhet. En hög-separator spelar en avgörande roll för att förbättra batteriets totala prestanda. Dess huvudsakliga funktion är att förhindra kortslutning orsakad av elektrodkontakt samtidigt som elektrolytjonerna kan passera igenom. För litium-jonbatterier, eftersom elektrolyten är ett organiskt lösningsmedelssystem, krävs separatormaterial som är resistenta mot organiska lösningsmedel. I allmänhet används porösa membran av-höghållfast tunnfilmspolyolefin.
Prestandan hos litium-jonbatteriseparatorn bestämmer batteriets gränssnittsstruktur och interna motstånd, vilket direkt påverkar dess kapacitet, livslängd och säkerhet. De tekniska kraven för litium-jonbatteriseparatorer är:
1) Isoleringsprestanda: Separatorn är en elektriskt ledande isolator, som säkerställer mekanisk isolering mellan de positiva och negativa elektroderna.
2) Hög jonledningsförmåga: Den måste minimera motståndet mot elektrolytjonernas rörelse, ha en viss porstorlek och porositet för att säkerställa låg resistans och hög jonledningsförmåga, vilket möjliggör god litium-jonpermeabilitet.
3) Kemisk stabilitet och elektrokemisk inerthet: Det måste vara tillräckligt stabilt mot elektrolyten, potentiella föroreningar, elektrodreaktanter och elektrodereaktionsprodukter, vilket förhindrar upplösning eller nedbrytning. Eftersom elektrolytlösningsmedlet är en starkt polär organisk förening måste separatorn vara resistent mot elektrolytkorrosion och ha tillräcklig kemisk och elektrokemisk stabilitet.
4) Minimal avstötning från elektrolyten: Den måste ha god vätbarhet mot elektrolyten och tillräcklig vätskeabsorptions- och fuktretentionskapacitet.
5) Hög mekanisk hållfasthet krävs för att förhindra rivning och deformation under bearbetning. Tillräckliga mekaniska egenskaper, inklusive punkteringshållfasthet och draghållfasthet, är väsentliga, samtidigt som tjockleken minimeras.
6) Dimensionsstabilitet är avgörande. Minimal dimensionsförändring under smältpunkten är nödvändig för att förhindra kortslutning mellan de positiva och negativa elektroderna. God rumslig stabilitet och planhet, tillsammans med hög enhetlighet i tjocklek och porstorlek, är också viktigt.
7) God termisk stabilitet och automatiskt avstängningsskydd är avgörande. Kraftbatterier ställer ännu högre krav på separatorn, vanligtvis med kompositmembran.
8) Minimal termisk krympning krävs för att effektivt förhindra migration av partiklar, kolloider eller andra lösliga ämnen mellan de positiva och negativa elektroderna. Annars kan kortslutningar uppstå, vilket leder till att batteriet löper termiskt.
Olika litium-jonbatterisystem och applikationer har olika krav på separatorer.
