Što je separator?
separator
Separator je ključna komponenta litij{0}}ionskih baterija. To je mikroporozna membrana koja se koristi za odvajanje pozitivnih i negativnih elektroda i funkcionalni je polimerni materijal s mikroporoznom strukturom u nanosmjeru, kao što je prikazano na slici 7-9. Izvedba separatora određuje strukturu sučelja baterije, unutarnji otpor i druge karakteristike, izravno utječući na njen kapacitet, vijek trajanja i sigurnost. Separator visokih-učinkovitosti igra ključnu ulogu u poboljšanju ukupne učinkovitosti baterije. Njegova glavna funkcija je spriječiti kratke spojeve uzrokovane kontaktom elektrode, dok dopušta prolaz iona elektrolita. Za litij-ionske baterije, budući da je elektrolit sustav organskog otapala, potrebni su materijali za odvajanje otporni na organska otapala. Općenito se koriste-porozne poliolefinske membrane visoke čvrstoće.
Izvedba separatora litij-ionske baterije određuje strukturu sučelja baterije i unutarnji otpor, izravno utječući na njezin kapacitet, vijek trajanja i sigurnost. Tehnički zahtjevi za litij-ionske separatore baterija su:
1) Izolacijska izvedba: Separator je električki vodljivi izolator koji osigurava mehaničku izolaciju između pozitivne i negativne elektrode.
2) Visoka ionska vodljivost: mora minimalizirati otpor kretanju iona elektrolita, posjedovati određenu veličinu pora i poroznost kako bi se osigurao mali otpor i visoka ionska vodljivost, što omogućuje dobru propusnost litij-iona.
3) Kemijska stabilnost i elektrokemijska inertnost: Mora biti dovoljno stabilan u odnosu na elektrolit, potencijalne nečistoće, elektrodne reaktante i produkte elektrodne reakcije, sprječavajući otapanje ili degradaciju. Budući da je otapalo elektrolita jako polarni organski spoj, separator mora biti otporan na koroziju elektrolita i imati dovoljnu kemijsku i elektrokemijsku stabilnost.
4) Minimalno odbijanje od elektrolita: Mora imati dobru sposobnost vlaženja elektrolita i dovoljnu sposobnost upijanja tekućine i zadržavanja vlage.
5) Potrebna je visoka mehanička čvrstoća kako bi se spriječilo kidanje i deformacija tijekom obrade. Dostatna mehanička svojstva, uključujući čvrstoću na probijanje i vlačnu čvrstoću, bitna su, dok je debljina minimalna.
6) Dimenzijska stabilnost je ključna. Potrebna je minimalna promjena dimenzija ispod točke taljenja kako bi se spriječili kratki spojevi između pozitivne i negativne elektrode. Dobra prostorna stabilnost i ravnost, uz visoku ujednačenost debljine i veličine pora, također su važni.
7) Dobra toplinska stabilnost i zaštita od automatskog isključivanja su bitni. Baterije za napajanje postavljaju još veće zahtjeve za separator, obično koristeći kompozitne membrane.
8) Potrebno je minimalno toplinsko skupljanje kako bi se učinkovito spriječila migracija čestica, koloida ili drugih topljivih tvari između pozitivne i negativne elektrode. U protivnom može doći do kratkog spoja, što dovodi do toplinskog odlaska baterije.
Različiti sustavi i aplikacije litij{0}}ionskih baterija imaju različite zahtjeve za separatore.
