טכנולוגיית ליבה של סוללות ליתיום-יון.

סוללה בעלת ביצועים גבוהים:סוללת ליתיום-יוןמורכב מארבעה חלקים עיקריים: חומר אלקטרודה חיובית, חומר אלקטרודה שלילי, מפריד ואלקטרוליט.ביניהם, המפריד הוא מרכיב פנימי מרכזי בבטריות ליתיום.למרות שהוא אינו משתתף ישירות בתגובה האלקטרוכימית, הוא ממלא תפקיד חיוני בביצועי הסוללה.זה לא רק משפיע על הקיבולת, ביצועי המחזור וצפיפות זרם הטעינה והפריקה של הסוללה, אלא גם קשור לבטיחות ולחיים של הסוללה.סוֹלְלָה.המפריד שומר על פעולת סוללה וביצועים נאותים על ידי אספקת תעלות הולכת יונים, מניעת ערבוב אלקטרוליטים ומתן תמיכה מכנית. מוליכות היונים של המפריד משפיעה ישירות על מהירות הטעינה והפריקה ויעילות הסוללה.מוליכות יונים טובה יותר יכולה לשפר את צפיפות ההספק של הסוללה.בנוסף, ביצועי בידוד האלקטרוליטים של המפריד קובעים את בטיחות הסוללה.בידוד יעיל של האלקטרוליט בין האלקטרודות החיוביות והשליליות יכול למנוע בעיות בטיחות כגון קצר חשמלי והתחממות יתר.המפריד גם צריך להיות בעל חוזק מכני טוב וגמישות כדי להתמודד עם התרחבות והתכווצות הסוללה ולמנוע נזקים מכניים וקצרים פנימיים.בנוסף, המפריד גם צריך לשמור על יציבות מבנית ותפקודית במהלךחיי סוללהכדי להבטיח פעולה אמינה לטווח ארוך של הסוללה.למרות שהמפריד אינו משתתף ישירות בתגובה האלקטרוכימית של הסוללה, יש לו השפעה חשובה על מאפייני מפתח כגון קיבולת הסוללה, ביצועי מחזור, מהירות טעינה ופריקה, בטיחות ותוחלת חיים .לכן, לפיתוח ואופטימיזציה של מפרידים יש משמעות קריטית לפיתוח ויישום של סוללות ליתיום-יון.

1. תפקידם החשוב של מפרידים בבטריות ליתיום

מפרידים ממלאים תפקיד חיוני בסוללות ליתיום-יון.זהו לא רק מחסום פיזי המפריד בין האלקטרודות החיוביות והשליליות, אלא גם בעל הפונקציות החשובות הבאות:1.העברת יונים: המפריד חייב להיות בעל ביצועי העברת יונים טובים ולהיות מסוגל לאפשר ליוני ליתיום לעבור בחופשיות בין האלקטרודות החיוביות והשליליות.במקביל, המפריד צריך לחסום ביעילות את העברת האלקטרונים כדי למנוע קצרים ופריקה עצמית.2.תחזוקה של אלקטרוליט: המפריד צריך להיות בעל עמידות טובה בפני חדירת ממס, מה שיכול לשמור ביעילות על פיזור אחיד של אלקטרוליט בין האלקטרודות החיוביות והשליליות ולמנוע אובדן של אלקטרוליט ושינויי ריכוז.3.חוזק מכני: המפריד צריך להיות בעל חוזק מכני מספיק כדי לעמוד בלחץ מכני כגון דחיסה, התרחבות ורטט של הסוללה כדי להבטיח את היציבות והבטיחות של הסוללה.4.יציבות תרמית: המפריד צריך להיות בעל יציבות תרמית טובה כדי לשמור על יציבות מבנית בסביבות טמפרטורות גבוהות ולמנוע בריחה תרמית ופירוק תרמי.5.עיכוב בעירה: המפריד צריך להיות בעל עיכוב בעירה טוב, שיכול למעשה למנוע מהסוללה שריפה או פיצוץ בנסיבות חריגות. על מנת לעמוד בדרישות הנ"ל, מפרידים עשויים בדרך כלל מחומרים פולימריים, כגון פוליפרופילן (PP), פוליאתילן (PE) וכו' בנוסף, פרמטרים כמו עובי, נקבוביות וגודל נקבוביות של המפריד ישפיעו גם על ביצועי הסוללה.לכן, בתהליך ההכנה של סוללות ליתיום-יון, חשוב מאוד לבחור חומרי מפריד מתאימים ולייעל את העיצוב המבני של המפריד.

2. התפקיד העיקרי של המפרידים בסוללות ליתיום:

בסוללות ליתיום-יון, המפריד ממלא תפקיד מפתח ויש לו את הפונקציות העיקריות הבאות:1.הולכת יונים: המפריד מאפשר להעביר יוני ליתיום בין האלקטרודות החיוביות והשליליות.למפריד בדרך כלל מוליכות יונית גבוהה, שיכולה לקדם זרימה מהירה ואחידה של יוני ליתיום בסוללה ולהשיג טעינה ופריקה יעילה של הסוללה.2.בטיחות סוללה: המפריד יכול למנוע מגע ישיר וקצר חשמלי בין האלקטרודות החיוביות והשליליות, למנוע זרם יתר והתחממות יתר בתוך הסוללה, ולספק בטיחות סוללה.3.בידוד אלקטרוליטים: המפריד מונע מגזים, זיהומים וחומרים אחרים באלקטרוליט שבסוללה להתערבב בין האלקטרודות החיוביות והשליליות, נמנע מתגובות כימיות והפסדים מיותרים ושומר על יציבות וחיי מחזור של הסוללה.4.תמיכה מכנית: המפריד ממלא את התפקיד של תמיכה מכנית בסוללה.זה יכול לתקן את מיקומי האלקטרודות החיוביות והשליליות ורכיבי סוללה אחרים.יש לו גם מידה מסוימת של גמישות והרחבה להסתגלות להתרחבות והתכווצות הסוללה. מפרידים ממלאים תפקיד חשוב בהולכת יונים, בטיחות הסוללה, בידוד אלקטרוליטים ותמיכה מכנית בסוללות ליתיום-יון.זה יכול להבטיח את הפעולה והביצועים היציבים של הסוללה.

3. סוגי מפרידי סוללות ליתיום-יון

ישנם סוגים רבים של מפרידי סוללות ליתיום-יון, הנפוצים כוללים את הדברים הבאים:1.מפריד פוליפרופילן (PP): זהו חומר המפריד הנפוץ ביותר כיום.למפרידי פוליפרופילן יש עמידות כימית מעולה, יציבות תרמית טובה וחוזק מכני, תוך שהם בעלי סלקטיביות יונים מתונה ותכונות מוליכות.2.מפריד פוליאמיד (PI): למפריד פוליאמיד יש יציבות תרמית גבוהה ויציבות כימית, ויכול לשמור על ביצועים יציבים בסביבות טמפרטורות גבוהות.בשל התנגדות המתח הגבוה שלה, מפרידי פוליאמיד משמשים לעתים קרובות בסוללות בעלות צפיפות אנרגיה גבוהה ודרישות הספק גבוהות.3.מפריד פוליאתילן (PE): מפריד פוליאתילן בעל מוליכות יונים גבוהה וחוזק מכני טוב, והוא משמש לעתים קרובות בסוגים ספציפיים של סוללות ליתיום-יון, כגון קבלי-על וסוללות ליתיום-גופרית.4.דיאפרגמה קרמית מרוכבת: דיאפרגמה קרמית מרוכבת עשויה מצע פולימרי מחוזק בסיבים קרמיים.יש לו חוזק מכני גבוה ועמידות בחום והוא יכול לעמוד בטמפרטורה גבוהה ובנזקים פיזיים.5.מפריד Nanopore: מפריד Nanopore מנצל את מוליכות היונים המצוינת של מבנה הננופוריים, תוך עמידה בחוזק מכני טוב וביציבות כימית.זה צפוי להיות מיושם בסוללות ליתיום-יון בעלות הספק גבוה ודרישות חיים ארוכים. מפרידים אלה של חומרים ומבנים שונים ניתנים לבחירה ואופטימיזציה בהתאם לעיצובי סוללות ודרישות ביצועים שונות.

4. דרישות ביצועים של מפרידי סוללות ליתיום-יון

מפרידי סוללות ליתיום-יון הם רכיב קריטי עם דרישות הביצועים הבאות:1.מוליכות אלקטרוליט גבוהה: המפריד חייב להיות בעל מוליכות אלקטרוליט גבוהה כדי לקדם מוליכות יונים בין האלקטרודות החיוביות והשליליות כדי להשיג טעינה ופריקה יעילה של הסוללה.2.סלקטיביות יונים מצוינת: המפריד צריכה להיות בעלת סלקטיביות יונים טובה, המאפשרת רק העברה של יוני ליתיום ומונעת חדירת או תגובה של חומרים אחרים בסוללה.3.יציבות תרמית טובה: המפריד צריך להיות בעל יציבות תרמית טובה ולהיות מסוגל לשמור על יציבות מבנית בתנאים קיצוניים כגון טמפרטורה גבוהה או טעינת יתר כדי למנוע בריחת תרמית או אידוי אלקטרוליטים ובעיות אחרות.4.חוזק מכני וגמישות מעולים: המפריד צריך להיות בעל חוזק וגמישות מכאנית גבוהים כדי למנוע בעיות כמו קצרים בקצוות או נזק פנימי, ולהתאים את עצמו להתרחבות והתכווצות הסוללה.5.עמידות כימית טובה: המפריד צריך להיות בעל עמידות כימית טובה ולהיות מסוגל לעמוד בפני קורוזיה או זיהום של המפריד על ידי אלקטרוליטים, גזים וזיהומים בסוללה.6.התנגדות נמוכה וחדירות נמוכה: למפריד צריכה להיות התנגדות נמוכה וחדירות נמוכה כדי להפחית את אובדן ההתנגדות ואובדן האלקטרוליטים בתוך הסוללה. דרישות הביצועים של מפרידי סוללות ליתיום-יון הן מוליכות אלקטרוליטים גבוהה, סלקטיביות יונים מצוינת, יציבות תרמית טובה, מכאנית מעולה חוזק וגמישות, עמידות כימית טובה, עמידות נמוכה וחדירות נמוכה.דרישות ביצועים אלו מבטיחות בטיחות סוללה, חיי מחזור וצפיפות אנרגיה.