Разделитель батарей - введение, необходимость и функции

Что такое разделитель в аккумуляторе?

Разделитель батареи - это полимерный слой, помещенный между полностью заряженным анодом и противоположно заряженным катодом для предотвращения короткого замыкания. Сепаратор представляет собой микропористый слой, насыщенный электролитом, который служит стимулом для развития образования частиц от одного анода к следующему выводу. В момент, когда батарея заряжается, частицы перемещаются от катода к аноду, а когда батарея высвобождается, частицы будут двигаться в противоположном направлении. Сепаратор контролирует количество частиц, движущихся между положительной и отрицательной клеммами, и, следовательно, отвечает за рассыпание частиц (самовыпуск), когда батарея идеальна. Несмотря на то, что частицы беспрепятственно проходят через сепаратор, он не имеет электропроводности и обычно действует как изолятор.

Стабильность соединения: материал сепаратора не должен реагировать с катодом или электролитом, он должен быть искусственно устойчивым и не должен разрушаться.

Толщина и прочность: разделитель батареи должен быть достаточно тонким, чтобы поддерживать энергию батареи и толщину силы, и они также должны иметь достаточную эластичность, чтобы предотвратить расширение во время цикла наматывания. Стандартная толщина разделителя составляет 25,4 мкм, однако по мере развития инноваций толщина разделителей уменьшилась до 20 мкм, 16 мкм и даже 12 мкм без ухудшения свойств ячеек.

Пористость и размер пор. Сепаратор должен иметь такую толщину пор, которая способна удерживать электролит и, кроме того, позволять частицам перемещаться между катодами. Если пористость будет больше, будет трудно закрыть поры при закрытии батареи. Средняя пористость сепаратора литиевых аккумуляторов составляет 40%. Размер пор должен быть меньше, чем размер молекулы катодных сегментов, и поры должны быть последовательно распределены в извилистой структуре.

Тепловая надежность и закрытие: сепаратор должен быть устойчивым к широкому диапазону температур, без скручивания и складок, и у него должна быть возможность закрываться при температуре несколько ниже, чем температура, при которой происходит неконтролируемое нагревание.

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

Зачем батарее нужен сепаратор?

Сепаратор заполняется как проволока из литиевых частиц

При чрезмерно высокой температуре отключение происходит путем закрытия пор сепаратора литиевых частиц посредством цикла сжижения. Сепаратор из полиэтилена (PE) размягчается, когда центр достигает 130 ° C (266 ° F). Это останавливает переносчик частиц, существенно закрывая ячейку. Без такой схемы тепло в слабом элементе могло бы выйти из-под контроля и выйти с огнем. Этот внутренний провод для благополучия дополнительно помогает пройти жесткие транспортные испытания ООН для литиевых батарей, которые включают воспроизведение высоты, а также тесты на нагревание, вибрацию, оглушение, внешнее короткое замыкание, воздействие, обман и ограниченное высвобождение. (См. BU-304a: Меры безопасности при работе с литиевыми частицами.)

Сепаратор должен быть настолько тонким, насколько можно разумно ожидать, чтобы он не увеличивал мертвый объем и при этом обладал достаточной жесткостью, чтобы предотвратить расширение во время цикла намотки, и обеспечивать большую надежность на протяжении всего срока службы. Поры должны быть равномерно распределены по листу, чтобы гарантировать равномерное распределение по всей области разделителя. Кроме того, сепаратор должен быть устойчивым к электролиту и обеспечивать простое смачивание. Сухие территории могут создавать проблемные зоны из-за возвышающихся препятствий, вызывая разочарование в ячейках.

Разделители становятся все тоньше. Толщина 25,4 мкм (1,0 мил) является базовой, однако некоторые уменьшаются до 20 мкм, 16 мкм, а теперь даже до 12 мкм без полного ухудшения свойств ячейки. (Один микрон, иначе называемый мкм, составляет одну миллионную метра.) Сепаратор с электролитом в текущей частице лития составляет всего 3 процента содержимого телефона.

Ультратонкие сепараторы вызывают опасения по поводу безопасности. Гигантское возвращение Sony вызывает отклик, когда разрушение одной клетки из 200 000 вызвало примерно 6 000 000 обзоров пакетов литиевых частиц. В редких случаях бесконечно малые частицы металла контактировали с различными частями аккумуляторной батареи, что приводило к короткому замыканию. Упомянутые элементы Sony имели толщину разделителя где-то в диапазоне от 20 мкм до 25 мкм. (Микрометр (мкм) - это один-очень большой миллиметр.) Некоторые сепараторы имеют толщину всего 10 мкм. Миниатюрные шорты на разделителях, проанализированные в юридических лабораториях, имеют ширину около миллиметра. Спланированный по всему периметру сепаратор растворяется с целью короткого замыкания и обеспечивает близкое замыкание.

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

Какова функция разделителя в ячейке?

Структурные квадраты батареи - это катод и анод, и эти две клеммы разделены разделителем. Сепаратор насыщен электролитом и формирует импульс, который способствует развитию частиц от катода к аноду при зарядке и включении при высвобождении. Частицы - это молекулы, которые потеряли или подобрали электроны и стали электрически заряженными. Несмотря на то, что частицы проходят между анодами без ограничений, сепаратор представляет собой изолятор без электропроводности.

Скромное количество тока, которое может проходить через сепаратор, является самораспускающимся, и оно доступно во всех батареях в различной степени. Самовоспроизведение в конце истощает заряд батареи во время задержки заряда. На рис. 1 представлен квадрат конструкции ячейки с частицами лития с сепаратором и потоком частиц между анодами.

Ранние батареи были перегружены, в том числе свинцово-кислотные и никель-кадмиевые. С усовершенствованием фиксированного никель-кадмиевого соединения в 1947 г. и коррозионного воздействия свинца без подложки в 1970-е гг., Электролит удерживается в проницаемом сепараторе, который уплотняется анодами для обеспечения реакции вещества. Плотно скрученный или уложенный друг на друга план сепаратора / катода формирует прочный механический блок, который демонстрирует сопоставимость с переполненным типом, но при этом более скромен и может быть введен в любом направлении без утечки. Газы, образующиеся во время зарядки, ассимилируются, и нет проблем с водой, если можно предотвратить выпуск воздуха.

Ранние сепараторы изготавливались из эластичного материала, переплетения стекловолокна, целлюлозы и полиэтиленовой пластмассы. Дерево было первым решением, однако оно распалось в электролите. В аккумуляторах на никелевой основе используются сепараторы из проницаемых полиолефиновых пленок, нейлона или целлофана. Загрязненный стекловолоконный клубок (AGM) в фиксированном свинцовом коррозионном приспособлении использует клубок стекловолокна в качестве сепаратора, который поглощается серным коррозионным веществом.

Известный гелеобразный свинцовый коррозионный агент, созданный в 1970-х годах, превращает жидкий электролит в полутвердый клей путем смешивания сернистого коррозионного вещества со специалистом по силикагелю. Гелевые и AGM аккумуляторы имеют небольшие контрасты исполнения; Гелевые батареи обычно используются в ИБП и AGM в пусковых устройствах и приложениях с глубоким циклом.