Hochleistungsakku:Litium-Ionen-Batteriebesteht aus vier Hauptteilen: positives Elektrodenmaterial, negatives Elektrodenmaterial, Separator und Elektrolyt.Unter diesen ist der Separator eine wichtige innere KomponenteLithium-Ionen-Batterien.Obwohl es nicht direkt an der elektrochemischen Reaktion beteiligt ist, spielt es eine entscheidende Rolle für die Batterieleistung.Es wirkt sich nicht nur auf die Kapazität, die Zyklenleistung und die Lade- und Entladestromdichte der Batterie aus, sondern hängt auch mit der Sicherheit und Lebensdauer der Batterie zusammenBatterie.Der Separator sorgt für den ordnungsgemäßen Betrieb und die Leistung der Batterie, indem er Ionenleitungskanäle bereitstellt, eine Vermischung des Elektrolyten verhindert und mechanische Unterstützung bietet. Die Ionenleitfähigkeit des Separators wirkt sich direkt auf die Lade- und Entladegeschwindigkeit und Effizienz der Batterie aus.Eine bessere Ionenleitfähigkeit kann die Leistungsdichte der Batterie verbessern.Darüber hinaus bestimmt die Elektrolytisolationsleistung des Separators die Sicherheit der Batterie.Eine wirksame Isolierung des Elektrolyten zwischen der positiven und negativen Elektrode kann Sicherheitsprobleme wie Kurzschlüsse und Überhitzung verhindern.Der Separator muss außerdem über eine gute mechanische Festigkeit und Flexibilität verfügen, um die Ausdehnung und Kontraktion der Batterie zu bewältigen und mechanische Schäden und interne Kurzschlüsse zu verhindern.Darüber hinaus muss der Separator während des Betriebs seine strukturelle und funktionelle Stabilität aufrechterhaltenBatterielebensdauerum einen langfristig zuverlässigen Betrieb der Batterie zu gewährleisten. Obwohl der Separator nicht direkt an der elektrochemischen Reaktion der Batterie beteiligt ist, hat er einen wichtigen Einfluss auf Schlüsseleigenschaften wie Batteriekapazität, Zyklenleistung, Lade- und Entladegeschwindigkeit, Sicherheit und Lebensdauer .Daher sind die Entwicklung und Optimierung von Separatoren von entscheidender Bedeutung für die Entwicklung und Anwendung von Lithium-Ionen-Batterien.
1. Die wichtige Funktion von Separatoren inLithium-Ionen-Batterien
Separatoren spielen in Lithium-Ionen-Batterien eine entscheidende Rolle.Es ist nicht nur eine physische Barriere, die die positiven und negativen Elektroden trennt, sondern hat auch die folgenden wichtigen Funktionen:1.Ionenübertragung: Der Separator muss über eine gute Ionenübertragungsleistung verfügen und eine freie Übertragung von Lithiumionen zwischen der positiven und negativen Elektrode ermöglichen.Gleichzeitig muss der Separator die Übertragung von Elektronen wirksam blockieren, um Kurzschlüsse und Selbstentladung zu verhindern.2.Wartung des Elektrolyten: Der Separator muss eine gute Beständigkeit gegen das Eindringen von Lösungsmitteln aufweisen, um die gleichmäßige Verteilung des Elektrolyten zwischen den positiven und negativen Elektroden effektiv aufrechtzuerhalten und Elektrolytverluste und Konzentrationsänderungen zu verhindern.3.Mechanische Festigkeit: Der Separator muss über eine ausreichende mechanische Festigkeit verfügen, um mechanischen Belastungen wie Kompression, Ausdehnung und Vibration der Batterie standzuhalten und die Stabilität und Sicherheit der Batterie zu gewährleisten.4.Thermische Stabilität: Der Separator muss über eine gute thermische Stabilität verfügen, um die strukturelle Stabilität in Umgebungen mit hohen Temperaturen aufrechtzuerhalten und ein thermisches Durchgehen und eine thermische Zersetzung zu verhindern.5.Flammhemmung: Der Separator muss über eine gute Flammhemmung verfügen, die unter ungewöhnlichen Umständen einen Brand oder eine Explosion der Batterie wirksam verhindern kann. Um die oben genannten Anforderungen zu erfüllen, werden Separatoren normalerweise aus Polymermaterialien wie Polypropylen (PP) und Polyethylen hergestellt (PE) usw. Darüber hinaus beeinflussen Parameter wie Dicke, Porosität und Porengröße des Separators auch die Leistung der Batterie.Daher ist es im Vorbereitungsprozess von Lithium-Ionen-Batterien sehr wichtig, geeignete Separatormaterialien auszuwählen und das strukturelle Design des Separators zu optimieren.
2. Die Hauptrolle von Separatoren inLithiumbatterien:
In Lithium-Ionen-Batterien spielt der Separator eine Schlüsselrolle und hat folgende Hauptfunktionen:1.Ionenleitung: Der Separator ermöglicht den Transport von Lithiumionen zwischen der positiven und der negativen Elektrode.Der Separator verfügt normalerweise über eine hohe Ionenleitfähigkeit, die den schnellen und gleichmäßigen Fluss von Lithiumionen in der Batterie fördern und ein effizientes Laden und Entladen der Batterie erreichen kann.2.Batteriesicherheit: Der Separator kann direkten Kontakt und Kurzschluss zwischen den positiven und negativen Elektroden verhindern, Überstrom und Überhitzung innerhalb der Batterie vermeiden und Batteriesicherheit bieten.3.Elektrolytisolierung: Der Separator verhindert, dass sich Gase, Verunreinigungen und andere Substanzen im Elektrolyten der Batterie zwischen den positiven und negativen Elektroden vermischen, wodurch unnötige chemische Reaktionen und Verluste vermieden und die Stabilität und Zyklenlebensdauer der Batterie aufrechterhalten werden.4.Mechanische Unterstützung: Der Separator übernimmt die Rolle der mechanischen Unterstützung in der Batterie.Es kann die Positionen der positiven und negativen Elektroden und anderer Batteriekomponenten fixieren.Es verfügt außerdem über ein gewisses Maß an Flexibilität und Dehnbarkeit, um sich an die Ausdehnung und Kontraktion der Batterie anzupassen. Separatoren spielen eine wichtige Rolle bei der Ionenleitung, der Batteriesicherheit, der Elektrolytisolierung und der mechanischen Unterstützung in Lithium-Ionen-Batterien.Es kann den stabilen Betrieb und die Leistung der Batterie gewährleisten.
3. Arten von Lithium-Ionen-Batterieseparatoren
Es gibt viele Arten von Separatoren für Lithium-Ionen-Batterien. Zu den gebräuchlichsten gehören die folgenden:1.Separator aus Polypropylen (PP): Dies ist derzeit das am häufigsten verwendete Separatormaterial.Polypropylen-Separatoren zeichnen sich durch eine hervorragende chemische Beständigkeit, gute thermische Stabilität und mechanische Festigkeit aus und besitzen gleichzeitig eine moderate Ionenselektivität und Leitfähigkeitseigenschaften.2.Polyimid (PI)-Separator: Polyimid-Separator weist eine hohe thermische und chemische Stabilität auf und kann in Umgebungen mit hohen Temperaturen eine stabile Leistung aufrechterhalten.Aufgrund seiner hohen Spannungsfestigkeit werden Polyimid-Separatoren häufig in Batterien mit hoher Energiedichte und hohem Leistungsbedarf eingesetzt.3.Polyethylen (PE)-Separator: Polyethylen-Separator hat eine hohe Ionenleitfähigkeit und gute mechanische Festigkeit und wird häufig in bestimmten Arten von Lithium-Ionen-Batterien wie Superkondensatoren und Lithium-Schwefel-Batterien verwendet.4.Verbundkeramikmembran: Die Verbundkeramikmembran besteht aus einem keramikfaserverstärkten Polymersubstrat.Es verfügt über eine hohe mechanische Festigkeit und Hitzebeständigkeit und kann hohen Temperaturen und physischen Schäden standhalten.5.Nanoporen-Separator: Der Nanoporen-Separator nutzt die hervorragende Ionenleitfähigkeit der Nanoporenstruktur bei gleichzeitig guter mechanischer Festigkeit und chemischer Stabilität.Es wird erwartet, dass es in Lithium-Ionen-Batterien mit hohen Anforderungen an Leistung und lange Lebensdauer eingesetzt wird. Diese Separatoren aus unterschiedlichen Materialien und Strukturen können je nach Batteriedesign und Leistungsanforderungen ausgewählt und optimiert werden.
4. Leistungsanforderungen an Lithium-Ionen-Batterieseparatoren
Lithium-Ionen-Batterieseparatoren sind eine kritische Komponente mit den folgenden Leistungsanforderungen:1.Hohe Elektrolytleitfähigkeit: Der Separator muss eine hohe Elektrolytleitfähigkeit aufweisen, um die Ionenleitung zwischen den positiven und negativen Elektroden zu fördern und ein effizientes Laden und Entladen der Batterie zu erreichen.2.Hervorragende Ionenselektivität: Der Separator muss über eine gute Ionenselektivität verfügen, sodass nur die Übertragung von Lithiumionen möglich ist und das Eindringen oder die Reaktion anderer Substanzen in der Batterie verhindert wird.3.Gute thermische Stabilität: Der Separator muss eine gute thermische Stabilität aufweisen und in der Lage sein, die strukturelle Stabilität unter extremen Bedingungen wie hohen Temperaturen oder Überladung aufrechtzuerhalten, um ein thermisches Durchgehen oder eine Elektrolytverdampfung und andere Probleme zu verhindern.4.Hervorragende mechanische Festigkeit und Flexibilität: Der Separator muss über eine hohe mechanische Festigkeit und Flexibilität verfügen, um Probleme wie Kantenkurzschlüsse oder innere Schäden zu verhindern und sich an die Ausdehnung und Kontraktion der Batterie anzupassen.5.Gute chemische Beständigkeit: Der Separator muss eine gute chemische Beständigkeit aufweisen und Korrosion oder Verunreinigung des Separators durch Elektrolyte, Gase und Verunreinigungen in der Batterie widerstehen können.6.Niedriger Widerstand und geringe Permeabilität: Der Separator sollte einen niedrigen Widerstand und eine niedrige Permeabilität aufweisen, um den Widerstandsverlust und den Elektrolytverlust innerhalb der Batterie zu reduzieren. Die Leistungsanforderungen an Lithium-Ionen-Batterieseparatoren sind hohe Elektrolytleitfähigkeit, ausgezeichnete Ionenselektivität, gute thermische Stabilität und ausgezeichnete mechanische Stabilität Festigkeit und Flexibilität, gute chemische Beständigkeit, geringer Widerstand und geringe Permeabilität.Diese Leistungsanforderungen gewährleisten Batteriesicherheit, Zyklenlebensdauer und Energiedichte.
Zeitpunkt der Veröffentlichung: 15. September 2023