فناوری هسته باتری های لیتیوم یونی.

باتری با کارایی بالا:باتری لیتیوم یوناز چهار بخش اصلی تشکیل شده است: ماده الکترود مثبت، ماده الکترود منفی، جداکننده و الکترولیت.در میان آنها، جداکننده یک جزء کلیدی داخلی استباتری های لیتیوم یونی.اگرچه مستقیماً در واکنش الکتروشیمیایی شرکت نمی کند، اما نقش حیاتی در عملکرد باتری ایفا می کند.این نه تنها بر ظرفیت، عملکرد چرخه و چگالی جریان شارژ و دشارژ باتری تأثیر می گذارد، بلکه با ایمنی و عمر باتری نیز مرتبط است.باتریجداکننده عملکرد و عملکرد مناسب باتری را با ارائه کانال های هدایت یونی، جلوگیری از اختلاط الکترولیت ها و ارائه پشتیبانی مکانیکی حفظ می کند. هدایت یونی جداکننده مستقیماً بر سرعت شارژ و دشارژ و کارایی باتری تأثیر می گذارد.هدایت یونی بهتر می تواند چگالی توان باتری را بهبود بخشد.علاوه بر این، عملکرد جداسازی الکترولیت جداکننده ایمنی باتری را تعیین می کند.جداسازی موثر الکترولیت بین الکترودهای مثبت و منفی می تواند از مسائل ایمنی مانند اتصال کوتاه و گرمای بیش از حد جلوگیری کند.جداکننده همچنین برای مقابله با انبساط و انقباض باتری و جلوگیری از آسیب های مکانیکی و اتصال کوتاه داخلی باید استحکام مکانیکی و انعطاف پذیری خوبی داشته باشد.علاوه بر این، جداکننده همچنین نیاز به حفظ ثبات ساختاری و عملکردی در طول زمان داردعمر باتریبرای اطمینان از عملکرد قابل اعتماد طولانی مدت باتری. اگرچه جداکننده مستقیماً در واکنش الکتروشیمیایی باتری شرکت نمی کند، اما تأثیر مهمی بر ویژگی های کلیدی مانند ظرفیت باتری، عملکرد چرخه، سرعت شارژ و دشارژ، ایمنی و طول عمر دارد. .بنابراین، توسعه و بهینه‌سازی جداکننده‌ها برای توسعه و کاربرد باتری‌های لیتیوم یون اهمیت حیاتی دارد.

1. عملکرد مهم جداکننده ها درباتری های لیتیوم یونی

جداکننده ها نقش حیاتی در باتری های لیتیوم یون ایفا می کنند.این نه تنها یک مانع فیزیکی است که الکترودهای مثبت و منفی را از هم جدا می کند، بلکه دارای وظایف مهم زیر است: 1.انتقال یون: جداکننده باید عملکرد انتقال یون خوبی داشته باشد و بتواند به یون های لیتیوم اجازه دهد آزادانه بین الکترودهای مثبت و منفی منتقل شوند.در عین حال، جداکننده باید به طور موثر انتقال الکترون ها را مسدود کند تا از اتصال کوتاه و تخلیه خود جلوگیری کند.تعمیر و نگهداری الکترولیت: جداکننده باید مقاومت خوبی در برابر نفوذ حلال داشته باشد که می تواند به طور موثر توزیع یکنواخت الکترولیت را بین الکترودهای مثبت و منفی حفظ کند و از هدر رفتن الکترولیت و تغییرات غلظت جلوگیری کند.3.استحکام مکانیکی: جداکننده نیاز به مقاومت مکانیکی کافی برای مقاومت در برابر فشارهای مکانیکی مانند فشرده سازی، انبساط و لرزش باتری دارد تا از پایداری و ایمنی باتری اطمینان حاصل شود.4.پایداری حرارتی: جداکننده برای حفظ پایداری ساختاری در محیط‌های با دمای بالا و جلوگیری از فرار حرارتی و تجزیه حرارتی باید پایداری حرارتی خوبی داشته باشد.بازدارندگی شعله: جداکننده باید دارای ضد شعله خوبی باشد، که می تواند به طور موثری از آتش سوزی یا انفجار باتری در شرایط غیرعادی جلوگیری کند. به منظور برآورده کردن شرایط فوق، جداکننده ها معمولاً از مواد پلیمری مانند پلی پروپیلن (PP)، پلی اتیلن ساخته می شوند. (PE) و غیره علاوه بر این، پارامترهایی مانند ضخامت، تخلخل و اندازه منافذ جداکننده نیز بر عملکرد باتری تأثیر می گذارد.بنابراین، در فرآیند آماده سازی باتری های لیتیوم یونی، انتخاب مواد جداکننده مناسب و بهینه سازی طراحی ساختاری جداکننده بسیار مهم است.

2. نقش اصلی جداکننده ها درباتری های لیتیومی:

در باتری های لیتیوم یون، جداکننده نقش کلیدی ایفا می کند و وظایف اصلی زیر را دارد: 1.هدایت یونی: جداکننده اجازه می دهد تا یون های لیتیوم بین الکترودهای مثبت و منفی منتقل شوند.جداکننده معمولاً دارای رسانایی یونی بالایی است که می تواند جریان سریع و یکنواخت یون های لیتیوم را در باتری تقویت کند و به شارژ و دشارژ کارآمد باتری دست یابد.ایمنی باتری: جداکننده می تواند از تماس مستقیم و اتصال کوتاه بین الکترودهای مثبت و منفی جلوگیری کند، از جریان بیش از حد و گرمای بیش از حد داخل باتری جلوگیری کند و ایمنی باتری را تامین کند.3.جداسازی الکترولیت: جداکننده از مخلوط شدن گازها، ناخالصی ها و سایر مواد موجود در الکترولیت در باتری بین الکترودهای مثبت و منفی جلوگیری می کند و از واکنش ها و تلفات شیمیایی غیر ضروری جلوگیری می کند و پایداری و عمر چرخه باتری را حفظ می کند.تکیه گاه مکانیکی: جداکننده نقش تکیه گاه مکانیکی در باتری را ایفا می کند.می تواند موقعیت الکترودهای مثبت و منفی و سایر اجزای باتری را ثابت کند.همچنین دارای درجه خاصی از انعطاف پذیری و انبساط برای سازگاری با انبساط و انقباض باتری است. جداکننده ها نقش مهمی در هدایت یونی، ایمنی باتری، جداسازی الکترولیت و پشتیبانی مکانیکی در باتری های لیتیوم یون ایفا می کنند.این می تواند عملکرد و عملکرد پایدار باتری را تضمین کند.

3. انواع جداکننده باتری لیتیوم یون

انواع مختلفی از جداکننده باتری لیتیوم یون وجود دارد که رایج ترین آنها عبارتند از: 1.جداکننده پلی پروپیلن (PP): این جداکننده در حال حاضر رایج ترین ماده جداکننده است.جداکننده های پلی پروپیلن دارای مقاومت شیمیایی عالی، پایداری حرارتی و استحکام مکانیکی خوب هستند، در حالی که دارای گزینش پذیری یون و خواص رسانایی متوسط ​​هستند.جداکننده پلی‌آمید (PI): جداکننده پلی‌آمید دارای پایداری حرارتی و پایداری شیمیایی بالایی است و می‌تواند عملکرد پایدار را در محیط‌های با دمای بالا حفظ کند.جداکننده های پلی آمیدی به دلیل مقاومت در برابر ولتاژ بالا، اغلب در باتری هایی با چگالی انرژی بالا و نیازهای برق بالا استفاده می شوند.جداکننده پلی اتیلن (PE): جداکننده پلی اتیلن رسانایی یونی بالا و استحکام مکانیکی خوبی دارد و اغلب در انواع خاصی از باتری های لیتیوم یونی مانند ابرخازن ها و باتری های لیتیوم گوگرد استفاده می شود.دیافراگم سرامیکی کامپوزیت: دیافراگم سرامیکی کامپوزیت از بستر پلیمری تقویت شده با الیاف سرامیکی ساخته شده است.این استحکام مکانیکی و مقاومت حرارتی بالایی دارد و می تواند در برابر دمای بالا و آسیب فیزیکی مقاومت کند.5.جداکننده نانوحفره: جداکننده نانوحفره از رسانایی عالی یونی ساختار نانوحفره استفاده می‌کند، در حالی که استحکام مکانیکی و پایداری شیمیایی خوبی دارد.انتظار می‌رود که در باتری‌های لیتیوم یونی با نیازهای توان بالا و عمر طولانی استفاده شود.

4. الزامات عملکرد جداکننده باتری لیتیوم یون

جداکننده های باتری لیتیوم یون یک جزء حیاتی با الزامات عملکرد زیر است: 1.رسانایی الکترولیت بالا: جداکننده باید رسانایی الکترولیت بالایی داشته باشد تا هدایت یونی بین الکترودهای مثبت و منفی را افزایش دهد تا به شارژ و تخلیه کارآمد باتری برسد.گزینش پذیری عالی یون: جداکننده باید گزینش پذیری یون خوبی داشته باشد، تنها اجازه انتقال یون های لیتیوم را می دهد و از نفوذ یا واکنش سایر مواد در باتری جلوگیری می کند.پایداری حرارتی خوب: جداکننده باید پایداری حرارتی خوبی داشته باشد و بتواند پایداری ساختاری را تحت شرایط شدید مانند دمای بالا یا شارژ بیش از حد برای جلوگیری از فرار حرارتی یا تبخیر الکترولیت و سایر مشکلات حفظ کند.استحکام مکانیکی و انعطاف پذیری عالی: جداکننده باید از استحکام مکانیکی و انعطاف پذیری بالایی برخوردار باشد تا از مشکلاتی مانند اتصال کوتاه لبه یا آسیب های داخلی جلوگیری کند و با انبساط و انقباض باتری سازگار باشد.5.مقاومت شیمیایی خوب: جداکننده باید مقاومت شیمیایی خوبی داشته باشد و بتواند در برابر خوردگی یا آلودگی جداکننده توسط الکترولیت ها، گازها و ناخالصی های موجود در باتری مقاومت کند.مقاومت کم و نفوذپذیری کم: جداکننده باید دارای مقاومت کم و نفوذپذیری کم باشد تا از دست دادن مقاومت و اتلاف الکترولیت در داخل باتری را کاهش دهد. الزامات عملکرد جداکننده باتری لیتیوم یونی هدایت الکترولیت بالا، انتخاب یون عالی، پایداری حرارتی خوب، مکانیکی عالی است. استحکام و انعطاف پذیری، مقاومت شیمیایی خوب، مقاومت کم و نفوذپذیری کم.این الزامات عملکرد ایمنی باتری، عمر چرخه و چگالی انرژی را تضمین می کند.