L'effetto e l'influenza del diaframma sulla batteria al litio | Diaframma aro
L'effetto e l'influenza del diaframma sulla batteria al litio
spessore
Lo spessore è legato alla resistenza interna, più sottile è minore la resistenza interna, per ottenere carica e scarica ad alta potenza. Il più piccolo possibile sotto una certa forza meccanica, più spessa è la resistenza alla perforazione, meglio è. Per le batterie agli ioni di litio consumabili, il 25μm è generalmente utilizzato come standard per lo spessore del separatore. Tuttavia, sotto forma di crescente domanda di prodotti portatili, diaframmi di 16μm e ancora più sottili hanno iniziato a essere utilizzati in una vasta gamma di applicazioni. Per le batterie di potenza, i requisiti meccanici nel processo di assemblaggio rendono il diaframma richiesto più spesso, e le prestazioni di sicurezza sono molto importanti per le batterie di potenza, mentre un diaframma più spesso significa una maggiore sicurezza.
L'uniformità dello spessore del diaframma è un indicatore di qualità particolarmente importante, che influisce direttamente sulla qualità dell'aspetto e sulle prestazioni interne del rullo del diaframma. Deve essere rigorosamente controllato durante il processo produttivo. In una linea di produzione a diaframma altamente automatizzata, lo spessore del diaframma viene rilevato e controllato automaticamente da un misuratore di spessore online senza contatto altamente preciso e da un sistema di controllo a retroazione rapido. L'uniformità dello spessore del diaframma include l'uniformità dello spessore longitudinale e quello laterale, di cui l'uniformità dello spessore laterale è particolarmente importante, e generalmente deve essere controllata entro ±1 micron.
Apertura
Il materiale separatore della batteria al litio ha una struttura microporosa e la distribuzione dei micropori nell'intero materiale del separatore dovrebbe essere uniforme. Le particelle di elettrodo attualmente utilizzate sono generalmente dell'ordine di 10 micron e il diametro dei pori è generalmente 0,03-0,12um. Una dimensione dei pori troppo piccola aumenterà la resistenza, una dimensione troppo grande farà facilmente entrare in contatto i poli positivo e negativo o verrà perforato e cortocircuitato dai dendriti. In generale, la membrana submicronica dei pori è sufficiente a impedire il passaggio diretto delle particelle elettrodi. Naturalmente, alcuni problemi come il microcortocircuito causato da un cattivo trattamento della superficie degli elettrodi e una maggiore presenza di polvere non sono esclusi.
Porosità
La porosità è la percentuale volumetrica di pori nel volume del film monomerico, che è correlata alla densità della resina grezza e del film. La dimensione della porosità ha una certa relazione con la resistenza interna, ma il valore assoluto della porosità tra i diversi tipi di membrane non può essere confrontato direttamente. La porosità del separatore esistente della batteria agli ioni di litio è compresa tra il 40% e il 50%.
Resistenza respirabile
Teoricamente, il diaframma non è una parte necessaria della batteria. Sarà aggiunta per soddisfare la produzione industriale in futuro. Pertanto, il diaframma deve soddisfare una prestazione molto importante: non può deteriorare le prestazioni elettrochimiche della batteria, che si manifestano principalmente nella resistenza interna. Vengono utilizzati due parametri per valutare questa prestazione:
Numero di MacMullin: Il rapporto tra la resistività del diaframma contenente l'elettrolita e la resistività dell'elettrolita stesso. Più piccolo è il valore, meglio è, e il valore di una batteria agli ioni di litio consumabile è circa 8.
Numero di gurley: Il tempo necessario affinché un certo volume di gas passi attraverso una certa area del diaframma sotto determinate condizioni di pressione. È proporzionale alla resistenza interna della batteria assemblata con il diaframma, cioè più grande è il valore, maggiore è la resistenza interna. Tuttavia, è inutile confrontare semplicemente i numeri di Gurley di due diaframmi diversi, perché le loro microstrutture possono essere completamente differenti, ma il numero di Gurley dello stesso tipo di diaframma può riflettere bene la dimensione della resistenza interna.
temperatura
Temperatura della cella chiusa: una reazione esotermica all'interno della batteria, che si auto-riscalda, si sovraccarica o si corto circuito esterno della batteria genera molto calore, causando la chiusura dei micropori, bloccando così la trasmissione continua degli ioni e formando un circuito aperto, che gioca un ruolo nella protezione della batteria. La temperatura quando i pori sono chiusi è quella dei pori chiusi. Ma per batterie piccole, l'effetto del meccanismo di spegnimento termico è limitato. Generalmente, il PE è 130-140’, mentre il PP è 150€. È meglio avere una temperatura a celle chiuse più bassa.
La temperatura della rottura della membrana si riferisce all'autoriscaldamento interno della batteria, e un cortocircuito esterno aumenta la temperatura interna della batteria. Dopo aver superato la temperatura di chiusura, i micropori vengono bloccati per bloccare il flusso di corrente, e la temperatura della performance del termofusibile aumenta ulteriormente, causando la rottura del diaframma e il cortocircuito della batteria. La temperatura al momento della rottura è la temperatura della rottura. Una temperatura di rottura più alta è migliore.
Resistenza alla perforazione
A una certa velocità (3-5 metri al minuto), un ago con un diametro di 1 mm senza bordi affilati viene trafitto contro il setto fisso a forma di anello. La forza massima applicata all'ago per penetrare il setto è chiamata forza di perforazione. Una sufficiente resistenza alla perforazione può prevenire che le dendriti al litio e le bave polari perforino il diaframma e causino cortocircuiti. Il valore di resistenza alla perforazione è generalmente tra 300 e 500g. Tuttavia, il metodo utilizzato nel test è molto diverso dalla situazione reale della batteria. Non è particolarmente ragionevole confrontare direttamente la resistenza alla perforazione dei due tipi di separatori.
Resistenza meccanica
La resistenza meccanica si riferisce principalmente alla resistenza alla trazione del diaframma, e una resistenza sufficiente può impedire la deformazione del diaframma. La resistenza alla trazione del diaframma è legata al processo di realizzazione del film. Quando si utilizza lo stiramento uniaxiale, la resistenza del diaframma nella direzione di stiramento differisce da quella nella direzione verticale; Quando si utilizza lo stiramento biaxiale, la consistenza del diaframma nelle due direzioni sarà simile. Generalmente, la resistenza alla trazione si riferisce principalmente al fatto che la resistenza longitudinale dovrebbe superare i 100MP e che la resistenza trasversale non dovrebbe essere troppo elevata. Troppa porterà a un aumento del tasso di ritiro trasversale. Questo ritiro aumenterà la probabilità che i produttori di batterie al litio entrino in contatto con gli elettrodi positivi e negativi.
Infiltrazione
Per garantire che la resistenza interna della batteria non sia troppo elevata, è necessario che il diaframma possa essere completamente bagnato dall'elettrolita utilizzato nella batteria. Da un lato, il grado di bagnabilità è legato al materiale del diaframma stesso, e dall'altro, la microstruttura superficiale e interna del diaframma sono strettamente correlate. Una migliore bagnabilità favorisce il miglioramento dell'affinità tra il diaframma e l'elettrolita, espandendo la superficie di contatto tra il diaframma e l'elettrolita, aumentando così la conducibilità degli ioni e migliorando le prestazioni e la capacità di carica e scarica della batteria. La bagnabilità può essere misurata misurando il tasso di assorbimento e il tasso di ritenzione del liquido.
consistenza
A causa della differenza nel processo di preparazione, la consistenza del diaframma può essere piuttosto diversa. La coerenza include caratteristiche personali come la temperatura di chiusura, così come la consistenza apparente come la consistenza del foro e lo spessore dell'osservazione al microscopio elettronico. Maggiore è la consistenza del diaframma, migliori sono gli altri aspetti delle prestazioni.
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