Влияние и влияние диафрагмы на литиевую батарею | Диафрагма Аро
Влияние и влияние диафрагмы на литиевую батарею
толщина
Толщина связана с внутренним сопротивлением: чем тоньше сопротивление, тем меньше внутреннее сопротивление, чтобы обеспечить мощную зарядку и разрядку. Как можно меньше при определённой механической прочности, чем толще прочность на прокол, тем лучше. Для расходных литий-ионных аккумуляторов обычно используется 25 мкм для толщины сепаратора. Однако с ростом спроса на портативные продукты диафрагмы диаметром 16 мкм и даже тоньше начали использоваться в широком спектре применений. Для силовых аккумуляторов механические требования в процессе сборки делают требуемую диафрагму толще, а безопасность очень важна для силовых аккумуляторов, а более толстая диафрагма обеспечивает лучшую безопасность.
Однородность толщины диафрагмы является особенно важным показателем качества, который напрямую влияет на качество внешнего вида и внутреннюю работу рулона диафрагмы. Он должен строго контролироваться в процессе производства. В высокоавтоматизированной линии производства диафрагмы толщина диафрагмы автоматически определяется и контролируется с помощью высокоточного онлайн-бесконтактного измерителя толщины и быстрой системы управления обратной связью. Однородность толщины диафрагмы включает продольную и боковую однородность толщины, при этом особенно важна однородность боковой толщины, и обычно её необходимо контролировать в пределах ±1 микрона.
Отверстие
Сам материал разделителя литиевой батареи имеет микропористую структуру, и распределение микропор во всём материале сепаратора должно быть однородным. Используемые в настоящее время частицы электрода обычно имеют размер порядка 10 микрон, а диаметр пор обычно составляет 0,03–0,12 мкм. Слишком малый размер пор увеличит сопротивление, слишком большой размер пор легко приведёт к контакту положительного и отрицательного полюсов или проколоть и коротко замыкаться дендритами. В целом, мембрана размера пор размером субмикрона достаточна для предотвращения прямого прохождения частиц электродов. Конечно, некоторые проблемы, такие как микрокороткое замыкание из-за плохой обработки поверхности электродов и большего количества пыли, не исключаются.
Пористость
Пористость — это объёмный процент пор в объёме мономерной плёнки, который связан с плотностью сырой смолы и пленки. Размер пористости имеет определённую связь с внутренним сопротивлением, но абсолютное значение пористости между разными типами мембран нельзя напрямую сравнивать. Пористость существующего литий-ионного сепаратора батарей составляет от 40% до 50%.
Сопротивление дыханию
Теоретически диафрагма не является обязательной частью батареи. Он будет добавлен для удовлетворения промышленного производства в будущем. Поэтому диафрагма должна выполнять очень важную характеристику: она не может ухудшить электрохимические характеристики аккумулятора, которые в основном проявляются во внутреннем сопротивлении. Для оценки этой производительности используются два параметра:
Число МакМаллина: отношение сопротивления диафрагмы, содержащей электролит, и сопротивления самого электролита. Чем меньше стоимость, тем лучше, а стоимость расходной литий-ионной батареи составляет около 8.
Число Гёрли: время, необходимое для прохождения определённого объёма газа через определённую область диафрагмы при определённых условиях давления. Оно пропорционально внутреннему сопротивлению батареи, собранной с диафрагмой, то есть чем больше значение, тем выше внутреннее сопротивление. Однако бессмысленно просто сравнивать числа Гёрли для двух разных диафрагм, так как их микроструктуры могут быть совершенно разными, но число Гёрли одного типа диафрагмы хорошо отражает размер внутреннего сопротивления.
температура
Температура закрытой ячейки: Экзотермическая реакция внутри аккумулятора — самонагрев, перезарядка или внешнее короткое замыкание — это приводит к созданию большого количества тепла, что приводит к закрытию микропор, блокируя продолжение передачи ионов и образуя замкнутую цепь, которая играет роль в защите батареи. Температура, когда поры закрыты, равна температуре закрытых пор. Но для малых батарей эффект термического отключения ограничен. Обычно PE — 130-140â, а PP — 150â. Лучше иметь более низкую температуру закрытой ячейки.
Температура разрыва мембраны относится к внутреннему самонагреву аккумулятора, а внешнее короткое замыкание повышает внутреннюю температуру аккумулятора. После превышения температуры закрытия микропоры блокируются, чтобы блокировать ток тока, и температура горячего расплава ещё больше повышается, вызывая разрыв диафрагмы и короткое замыкание батареи. Температура в момент разрыва — это температура разрыва. Более высокая температура разрыва лучше.
Прочность проколов
При определённой скорости (3–5 метров в минуту) игла диаметром 1 мм без острых краёв прокалывается в кольцевидную фиксированную перегородку. Максимальная сила, приложенная к игле для проникновения в перегородку, называется прочностью на прокол. Достаточная прочность на прокол может предотвратить пробивание диафрагмы литиевых дендритов и заусенцев полюсов и вызывать короткие замыкания. Значение сопротивления проколу обычно составляет 300-500 г. Однако метод, используемый в тесте, сильно отличается от реальной ситуации с аккумулятором. Не особенно разумно напрямую сравнивать прочность на прокол двух типов сепараторов.
Механическая прочность
Механическая прочность в основном относится к прочности диафрагмы на разрыв, и достаточная прочность может предотвратить деформацию диафрагмы. Прочность диафрагмы на растяжение связана с процессом производства пленки. При использовании одноосного растяжения сила диафрагмы в направлении растяжения отличается от вертикальной; При использовании биаксиального растяжения консистенция диафрагмы в двух направлениях будет схожей. Как правило, прочность на растяжение в основном означает, что продольная прочность должна превышать 100 МП, а поперечная прочность не должна быть слишком великой. Слишком много приведёт к увеличению скорости поперечного усадки. Это уменьшение увеличивает вероятность контакта производителей литиевых аккумуляторов с положительными и отрицательными электродами.
Просачивание
Чтобы внутреннее сопротивление батареи не было слишком сильным, требуется, чтобы мембрана могла быть полностью смачкана электролитом, используемым в батарее. С одной стороны, степень увлажнимости связана с самим материалом диафрагмы, а с другой — поверхность и внутренняя микроструктура диафрагмы тесно связаны. Лучшая смачиваемость способствует улучшению аффинности диафрагмы и электролита, расширяя контактную поверхность между диафрагмой и электролитом, тем самым увеличивая ионную проводимость и улучшая характеристики заряда и разряда, а также ёмкость батареи. Смачиваемость можно измерить, измеряя скорость всасывания жидкости и скорость удержания жидкости.
последовательность
Из-за различий в процессе подготовки консистенция диафрагмы может значительно отличаться. Согласованность включает в себя самохарактеристики, такие как температура закрывания, а также кажущуюся согласованность, например, согласованность отверстия и толщину наблюдения под электронным микроскопом. Чем выше консистенция диафрагмы, тем лучше другие аспекты производительности.
Диафрагма Аро
