Čo je to oddeľovač?
oddeľovač
Separátor je kľúčovou súčasťou lítium-iónových batérií. Je to mikroporézna membrána používaná na oddelenie kladných a záporných elektród a je to funkčný polymérny materiál s mikroporéznou štruktúrou v nanometroch, ako je znázornené na obrázku 7-9. Výkon separátora určuje štruktúru rozhrania batérie, vnútorný odpor a ďalšie charakteristiky, ktoré priamo ovplyvňujú jej kapacitu, životnosť cyklu a bezpečnosť. Vysokovýkonný{7}oddeľovač zohráva zásadnú úlohu pri zlepšovaní celkového výkonu batérie. Jeho hlavnou funkciou je zabrániť skratom spôsobeným kontaktom elektródy a zároveň umožniť prechod iónov elektrolytu. V prípade lítium{9}}iónových batérií, keďže elektrolytom je systém organických rozpúšťadiel, sú potrebné separačné materiály odolné voči organickým rozpúšťadlám. Vo všeobecnosti sa používajú porézne polyolefínové membrány s vysokou pevnosťou{10}}.
Výkon separátora lítium{0}}iónovej batérie určuje štruktúru rozhrania a vnútorný odpor batérie, čo priamo ovplyvňuje jej kapacitu, životnosť a bezpečnosť. Technické požiadavky na lítium-iónové separátory batérií sú:
1) Izolačný výkon: Separátor je elektricky vodivý izolátor, ktorý zabezpečuje mechanickú izoláciu medzi kladnými a zápornými elektródami.
2) Vysoká iónová vodivosť: Musí minimalizovať odpor voči pohybu iónov elektrolytu, pričom musí mať určitú veľkosť pórov a pórovitosť, aby sa zabezpečil nízky odpor a vysoká iónová vodivosť, čo umožňuje dobrú priepustnosť lítium-iónov.
3) Chemická stabilita a elektrochemická inertnosť: Musí byť dostatočne stabilná voči elektrolytu, potenciálnym nečistotám, elektródovým reaktantom a produktom elektródovej reakcie, aby sa zabránilo rozpusteniu alebo degradácii. Pretože elektrolytické rozpúšťadlo je silne polárna organická zlúčenina, separátor musí byť odolný voči korózii elektrolytu a musí mať dostatočnú chemickú a elektrochemickú stabilitu.
4) Minimálne odpudzovanie od elektrolytu: Musí mať dobrú zmáčavosť pre elektrolyt a dostatočnú kapacitu absorpcie kvapaliny a zadržiavania vlhkosti.
5) Vyžaduje sa vysoká mechanická pevnosť, aby sa zabránilo roztrhnutiu a deformácii počas spracovania. Nevyhnutné sú dostatočné mechanické vlastnosti vrátane pevnosti v prerazení a pevnosti v ťahu pri minimalizácii hrúbky.
6) Rozmerová stabilita je rozhodujúca. Aby sa zabránilo skratom medzi kladnými a zápornými elektródami, je potrebná minimálna zmena rozmerov pod bodom topenia. Dôležitá je aj dobrá priestorová stabilita a rovinnosť spolu s vysokou rovnomernosťou hrúbky a veľkosti pórov.
7) Dobrá tepelná stabilita a ochrana proti automatickému vypnutiu sú nevyhnutné. Napájacie batérie kladú ešte vyššie nároky na separátor, typicky využívajúci kompozitné membrány.
8) Na účinné zabránenie migrácii častíc, koloidov alebo iných rozpustných látok medzi kladnými a zápornými elektródami je potrebné minimálne tepelné zmrštenie. V opačnom prípade môže dôjsť ku skratu, čo vedie k tepelnému úniku batérie.
Rôzne systémy a aplikácie lítium-iónových batérií majú rôzne požiadavky na separátory.
