Batteria ad alte prestazioni:Batteria agli ioni di litioè composto da quattro parti principali: materiale dell'elettrodo positivo, materiale dell'elettrodo negativo, separatore ed elettrolita.Tra questi, il separatore è un componente interno chiavebatterie agli ioni di litio.Sebbene non partecipi direttamente alla reazione elettrochimica, svolge un ruolo fondamentale nelle prestazioni della batteria.Non influisce solo sulla capacità, sulle prestazioni del ciclo e sulla densità di corrente di carica e scarica della batteria, ma è anche correlato alla sicurezza e alla durata della batteria.batteria.Il separatore mantiene il corretto funzionamento e le prestazioni della batteria fornendo canali di conduzione ionica, impedendo la miscelazione degli elettroliti e fornendo supporto meccanico. La conduttività ionica del separatore influisce direttamente sulla velocità di carica e scarica e sull'efficienza della batteria.Una migliore conduttività ionica può migliorare la densità di potenza della batteria.Inoltre, le prestazioni di isolamento dell'elettrolita del separatore determinano la sicurezza della batteria.Un efficace isolamento dell'elettrolita tra gli elettrodi positivo e negativo può prevenire problemi di sicurezza come cortocircuiti e surriscaldamento.Il separatore deve inoltre avere una buona resistenza meccanica e flessibilità per far fronte all'espansione e alla contrazione della batteria e prevenire danni meccanici e cortocircuiti interni.Inoltre, il separatore deve anche mantenere la stabilità strutturale e funzionale durante ildurata della batteriaper garantire un funzionamento affidabile a lungo termine della batteria. Sebbene il separatore non partecipi direttamente alla reazione elettrochimica della batteria, ha un impatto importante su proprietà chiave come capacità della batteria, prestazioni del ciclo, velocità di carica e scarica, sicurezza e durata .Pertanto, lo sviluppo e l'ottimizzazione dei separatori sono di fondamentale importanza per lo sviluppo e l'applicazione delle batterie agli ioni di litio.
1. L'importante funzione dei separatori inbatterie agli ioni di litio
I separatori svolgono un ruolo vitale nelle batterie agli ioni di litio.Non è solo una barriera fisica che separa gli elettrodi positivi e negativi, ma ha anche le seguenti importanti funzioni:1.Trasmissione ionica: il separatore deve avere buone prestazioni di trasmissione ionica ed essere in grado di consentire agli ioni di litio di trasmettersi liberamente tra gli elettrodi positivo e negativo.Allo stesso tempo, il separatore deve bloccare efficacemente la trasmissione degli elettroni per prevenire cortocircuiti e autoscarica.2.Manutenzione dell'elettrolita: il separatore deve avere una buona resistenza alla penetrazione del solvente, che può mantenere efficacemente la distribuzione uniforme dell'elettrolita tra gli elettrodi positivo e negativo e prevenire la perdita di elettrolita e cambiamenti di concentrazione.3.Resistenza meccanica: il separatore deve avere una resistenza meccanica sufficiente per resistere a stress meccanici come compressione, espansione e vibrazione della batteria per garantire la stabilità e la sicurezza della batteria.4.Stabilità termica: il separatore deve avere una buona stabilità termica per mantenere la stabilità strutturale in ambienti ad alta temperatura e prevenire la fuga termica e la decomposizione termica.5.Ritardante di fiamma: il separatore deve avere un buon ritardo di fiamma, che può prevenire efficacemente incendi o esplosioni della batteria in circostanze anomale. Per soddisfare i requisiti di cui sopra, i separatori sono generalmente realizzati con materiali polimerici, come polipropilene (PP), polietilene (PE), ecc. Inoltre, parametri quali spessore, porosità e dimensione dei pori del separatore influenzeranno anche le prestazioni della batteria.Pertanto, nel processo di preparazione delle batterie agli ioni di litio, è molto importante selezionare i materiali separatori appropriati e ottimizzare la progettazione strutturale del separatore.
2. Il ruolo principale dei separatori inbatterie al litio:
Nelle batterie agli ioni di litio, il separatore gioca un ruolo chiave e ha le seguenti funzioni principali:1.Conduzione ionica: il separatore consente il trasporto degli ioni di litio tra gli elettrodi positivo e negativo.Il separatore ha solitamente un'elevata conduttività ionica, che può favorire il flusso rapido e uniforme degli ioni di litio nella batteria e ottenere un caricamento e uno scaricamento efficienti della batteria.2.Sicurezza della batteria: il separatore può impedire il contatto diretto e il cortocircuito tra gli elettrodi positivo e negativo, evitare sovracorrente e surriscaldamento all'interno della batteria e garantire la sicurezza della batteria.3.Isolamento dell'elettrolita: il separatore impedisce ai gas, alle impurità e ad altre sostanze nell'elettrolito della batteria di mescolarsi tra gli elettrodi positivo e negativo, evitando reazioni e perdite chimiche non necessarie e mantenendo la stabilità e la durata della batteria.4.Supporto meccanico: il separatore svolge il ruolo di supporto meccanico nella batteria.Può fissare le posizioni degli elettrodi positivi e negativi e di altri componenti della batteria.Ha anche un certo grado di flessibilità ed espandibilità per adattarsi all'espansione e alla contrazione della batteria. I separatori svolgono un ruolo importante nella conduzione ionica, nella sicurezza della batteria, nell'isolamento dell'elettrolita e nel supporto meccanico nelle batterie agli ioni di litio.Può garantire il funzionamento stabile e le prestazioni della batteria.
3. Tipi di separatori di batterie agli ioni di litio
Esistono molti tipi di separatori di batterie agli ioni di litio, quelli comuni includono quanto segue:1.Separatore in polipropilene (PP): questo è attualmente il materiale separatore più comunemente utilizzato.I separatori in polipropilene hanno un'eccellente resistenza chimica, buona stabilità termica e resistenza meccanica, pur possedendo una selettività ionica moderata e proprietà conduttive.2.Separatore di poliimmide (PI): il separatore di poliimmide ha un'elevata stabilità termica e stabilità chimica e può mantenere prestazioni stabili in ambienti ad alta temperatura.A causa della resistenza all'alta tensione, i separatori in poliimmide vengono spesso utilizzati in batterie con elevata densità di energia e requisiti di potenza elevati.3.Separatore di polietilene (PE): il separatore di polietilene ha un'elevata conduttività ionica e una buona resistenza meccanica ed è spesso utilizzato in tipi specifici di batterie agli ioni di litio, come supercondensatori e batterie al litio-zolfo.4.Diaframma ceramico composito: il diaframma ceramico composito è costituito da un substrato polimerico rinforzato con fibra ceramica.Ha un'elevata resistenza meccanica e resistenza al calore e può resistere alle alte temperature e ai danni fisici.5.Separatore di nanopori: il separatore di nanopori utilizza l'eccellente conduttività ionica della struttura dei nanopori, pur garantendo una buona resistenza meccanica e stabilità chimica.Si prevede che venga applicato nelle batterie agli ioni di litio con requisiti di elevata potenza e lunga durata. Questi separatori di diversi materiali e strutture possono essere selezionati e ottimizzati in base ai diversi design delle batterie e ai requisiti di prestazione.
4. Requisiti prestazionali dei separatori di batterie agli ioni di litio
I separatori delle batterie agli ioni di litio sono un componente critico con i seguenti requisiti prestazionali:1.Elevata conduttività dell'elettrolito: il separatore deve avere un'elevata conduttività dell'elettrolito per favorire la conduzione ionica tra gli elettrodi positivo e negativo per ottenere una carica e una scarica efficienti della batteria.2.Eccellente selettività ionica: il separatore deve avere una buona selettività ionica, consentendo solo la trasmissione degli ioni di litio e impedendo la penetrazione o la reazione di altre sostanze nella batteria.3.Buona stabilità termica: il separatore deve avere una buona stabilità termica ed essere in grado di mantenere la stabilità strutturale in condizioni estreme come temperature elevate o sovraccarico per prevenire instabilità termica o evaporazione dell'elettrolita e altri problemi.4.Eccellente resistenza meccanica e flessibilità: il separatore deve avere elevata resistenza meccanica e flessibilità per prevenire problemi come cortocircuiti sui bordi o danni interni e per adattarsi all'espansione e alla contrazione della batteria.5.Buona resistenza chimica: il separatore deve avere una buona resistenza chimica ed essere in grado di resistere alla corrosione o alla contaminazione del separatore da parte di elettroliti, gas e impurità nella batteria.6.Bassa resistenza e bassa permeabilità: il separatore deve avere bassa resistenza e bassa permeabilità per ridurre la perdita di resistenza e la perdita di elettrolita all'interno della batteria. I requisiti prestazionali dei separatori delle batterie agli ioni di litio sono elevata conduttività dell'elettrolita, eccellente selettività ionica, buona stabilità termica, eccellente meccanica resistenza e flessibilità, buona resistenza chimica, bassa resistenza e bassa permeabilità.Questi requisiti prestazionali garantiscono la sicurezza della batteria, la durata del ciclo e la densità di energia.
Orario di pubblicazione: 15 settembre 2023