Разделительная мембрана для литий-ионных аккумуляторов - определение, функция и разработка

Вступление

Литий-ионные батареи стали основным выбором для портативных электронных устройств. Они стали популярными в области военной техники, электромобилей и авиакосмической промышленности. Литий-ионные аккумуляторы характеризуются разными разделительными мембранами. Эти мембраны зависят от природы используемого электролита. Эти батареи обладают высокой плотностью энергии и высокой удельной мощностью. Этим преимуществом нельзя воспользоваться из других электрохимических накопителей энергии. Работа аккумулятора предполагает зарядку и разрядку.

Три основных компонента батареи - это анод, катод и электролит. Электролит действует как электронный разделитель. Это может быть растворитель, соль, сепаратор или твердотельная ионопроводящая мембрана. Если используется жидкий электролит, то требуется мембрана для разделения двух электродов. Мембрана должна быть пористой, чтобы через нее мог течь электролит. Полимерный гелевый электролит - это распространенный тип мембраны, который используется в литий-ионных батареях. Эта мембрана предотвращает контакт положительного и отрицательного электродов друг с другом, а также обеспечивает быстрый перенос ионов для замыкания цепи.

Что такое разделительная мембрана литий-ионного аккумулятора?

Это проницаемая мембрана, которая размещается между анодом и катодом батареи. Эти мембраны критически важны для электрохимических батарей, содержащих жидкости. Сепаратор образован полимерными мембранами. Он образует микропористый слой и химически устойчив по отношению к электролиту. Эта мембрана должна быть достаточно механически прочной, чтобы выдерживать высокое напряжение во время строительства батареи. Эти мембраны обладают особыми свойствами, которые напрямую влияют на производительность и эффективность работы аккумулятора. Они могут повлиять на плотность энергии, удельную мощность, срок службы и безопасность батареи.

3.2V 20A Низкотемпературная батарея LiFePO4 -40℃ 3C Разрядная емкость ≥70% Температура зарядки: -20~45℃ Температура разрядки: -40~+55℃ пройти тест на иглоукалывание -40℃ максимальная скорость разряда: 3C

ЧИТАТЬ ДАЛЕЕ

Материал, используемый для изготовления мембран, может быть нетканым волокном, полимерными пленками или любым веществом природного происхождения. Жидкие мембраны состоят из твердой и жидкой фаз внутри микропористого сепаратора. Твердые ионные проводники играют роль разделителя, а также электролита. Эти разделители могут быть одним или несколькими листами материала. Эти мембраны изготовлены из органических и неорганических материалов. Они также производятся сухим способом, который увеличивает удельную мощность батареи. Некоторые из мембран, используемых в литий-ионных батареях, приведены ниже:

Твердые полимерные мембраны

Полимерный электролит твердый, сухой и не содержит органической жидкости. Широко используется оксид полиэтилена. Он образуется путем растворения соли лития в полиэтиленоксиде с образованием проводника.

Микропористые сепараторы

Эта мембрана используется в батареях с жидким электролитом. Мембрана предотвращает контакт катода и анода и обеспечивает свободный перенос ионов. Наличие сепаратора может снизить эффективную проводимость электролита и повысить значение импеданса ячейки. Более тонкие сепараторы используются для увеличения ионной проводимости. ??

Нетканые пленки

Он изготовлен из волокон в текстиле. Он увеличивает абсорбцию электролита и снижает ионное сопротивление. Это увеличивает эффективность зарядки и разрядки аккумулятора. Они имеют небольшой вес и пористые. Эти характеристики делают их идеальными для использования в качестве сепараторов.

Какова функция разделителя литий-ионных аккумуляторов?

Мембрана сепаратора смачивается электролитом и образует катализатор, который ускоряет движение ионов от катода к аноду при зарядке и в обратном направлении в случае разряда. Сепаратор действует как изолятор с плохой электропроводностью. Через этот сепаратор проходит очень небольшой ток, который называется саморазрядом. Сепаратор представляет собой барьер между анодом и катодом и обеспечивает обмен ионами лития. Электролит может абсорбироваться пористым сепаратором для осуществления химической реакции. Расположение сепаратора и электродов обеспечивает батарею механическую опору. Они обеспечивают химическую стабильность аккумулятора.

Низкотемпературный прочный полимерный аккумулятор для ноутбука с высокой плотностью энергии Спецификация аккумулятора: 11,1 В 7800 мАч -40 ℃ 0,2 C разрядная емкость ≥80% Пыленепроницаемый, устойчивый к падению, антикоррозийный, антиэлектромагнитный

ЧИТАТЬ ДАЛЕЕ

Когда аккумулятор сильно нагревается, поры сепаратора закрываются и перенос ионов прекращается. Это предотвращает возгорание клетки. Он работает как внутренний предохранитель для аккумулятора. В качестве разделителей используются материалы с керамическим покрытием, поскольку они не плавятся, что обеспечивает дополнительную безопасность аккумулятора. В многослойном сепараторе слои имеют разные температуры фазового перехода. Компонент с низкой температурой плавления плавится и заполняет поры другого компонента, останавливая поток ионов. Он снижает ток при повышении температуры элемента. Сепараторы также обладают гидрофильным характером с исключительными механическими свойствами.

Что представляет собой недавняя разработка мембраны сепаратора литий-ионных аккумуляторов?

Наука и технологии играют ключевую роль в современную эпоху. Новая технология предназначена для увеличения емкости литий-ионных аккумуляторов. Разрабатываются аноды и катоды большой емкости. Развитие литий-ионных сепараторов обеспечит дополнительную безопасность батареи. В отношении мембранных сепараторов, используемых в батареях, необходимо решить множество проблем. В последние годы количество модификаций сепараторов увеличилось, поскольку поверхность полимера сильно влияет на эффективность и безопасность батареи.

Если добавляются наполнители, то производительность аккумулятора увеличивается за счет ионной проводимости. Для этого используется инертная оксидная керамика, углеродные материалы и литиевые наполнители. Также используются новые смеси на основе природных и проводящих полимеров в мембранном сепараторе. В будущем спросом будет получение полимера с пористостью более 50%. Также рассматривается возможность использования ионных жидкостей в качестве электролита. Перспективы сосредоточены на повышении качества полимерной матрицы и наполнителей для получения механической стабильности и улучшения циклических характеристик батареи. Разрабатывается композитный сепаратор с метилцеллюлозой в качестве гелевого полимерного электролита. Это позволит использовать экологически чистые сепараторы, которые отлично справляются с механическими и термическими процессами. Также рассматривается возможность использования цеолитов и глины в качестве наполнителей. Разделители аккумуляторов в литий-ионных аккумуляторах влияют на все характеристики, связанные с высокой мощностью и эффективными циклическими характеристиками аккумулятора.