Batterie haute performance :Batterie aux ions lithiumest composé de quatre parties principales : le matériau de l'électrode positive, le matériau de l'électrode négative, le séparateur et l'électrolyte.Parmi eux, le séparateur est un composant interne clé dansbatteries lithium-ion.Bien qu’il ne participe pas directement à la réaction électrochimique, il joue un rôle essentiel dans les performances de la batterie.Cela affecte non seulement la capacité, les performances de cycle et la densité de courant de charge et de décharge de la batterie, mais est également lié à la sécurité et à la durée de vie de la batterie.batterie.Le séparateur maintient le bon fonctionnement et les performances de la batterie en fournissant des canaux de conduction ionique, en empêchant le mélange d'électrolytes et en fournissant un support mécanique. La conductivité ionique du séparateur affecte directement la vitesse de charge et de décharge et l'efficacité de la batterie.Une meilleure conductivité ionique peut améliorer la densité de puissance de la batterie.De plus, les performances d'isolation électrolytique du séparateur déterminent la sécurité de la batterie.Une isolation efficace de l'électrolyte entre les électrodes positives et négatives peut éviter les problèmes de sécurité tels que les courts-circuits et la surchauffe.Le séparateur doit également avoir une bonne résistance mécanique et une bonne flexibilité pour faire face à la dilatation et à la contraction de la batterie et éviter les dommages mécaniques et les courts-circuits internes.De plus, le séparateur doit également maintenir une stabilité structurelle et fonctionnelle pendant levie de la batteriepour garantir un fonctionnement fiable à long terme de la batterie. Bien que le séparateur ne participe pas directement à la réaction électrochimique de la batterie, il a un impact important sur les propriétés clés telles que la capacité de la batterie, les performances du cycle, la vitesse de charge et de décharge, la sécurité et la durée de vie. .Par conséquent, le développement et l’optimisation des séparateurs revêtent une importance cruciale pour le développement et l’application des batteries lithium-ion.
1. La fonction importante des séparateurs dansbatteries lithium-ion
Les séparateurs jouent un rôle essentiel dans les batteries lithium-ion.Ce n'est pas seulement une barrière physique qui sépare les électrodes positives et négatives, mais il remplit également les fonctions importantes suivantes :1.Transmission des ions : Le séparateur doit avoir de bonnes performances de transmission des ions et pouvoir permettre aux ions lithium de se transmettre librement entre les électrodes positives et négatives.Dans le même temps, le séparateur doit bloquer efficacement la transmission des électrons pour éviter les courts-circuits et l'autodécharge.2.Entretien de l'électrolyte : Le séparateur doit avoir une bonne résistance à la pénétration du solvant, ce qui peut maintenir efficacement la répartition uniforme de l'électrolyte entre les électrodes positives et négatives et empêcher la perte d'électrolyte et les changements de concentration.3.Résistance mécanique : Le séparateur doit avoir une résistance mécanique suffisante pour résister aux contraintes mécaniques telles que la compression, l'expansion et les vibrations de la batterie afin d'assurer la stabilité et la sécurité de la batterie.4.Stabilité thermique : Le séparateur doit avoir une bonne stabilité thermique pour maintenir la stabilité structurelle dans des environnements à haute température et empêcher l'emballement thermique et la décomposition thermique.5.Ignifuge : le séparateur doit avoir un bon ignifuge, ce qui peut empêcher efficacement la batterie de prendre feu ou d'exploser dans des circonstances anormales. Afin de répondre aux exigences ci-dessus, les séparateurs sont généralement constitués de matériaux polymères, tels que le polypropylène (PP), le polyéthylène. (PE), etc. De plus, des paramètres tels que l'épaisseur, la porosité et la taille des pores du séparateur affecteront également les performances de la batterie.Par conséquent, lors du processus de préparation des batteries lithium-ion, il est très important de sélectionner les matériaux de séparation appropriés et d’optimiser la conception structurelle du séparateur.
2. Le rôle principal des séparateurs dansbatteries à lithium:
Dans les batteries lithium-ion, le séparateur joue un rôle clé et a les fonctions principales suivantes :1.Conduction ionique : Le séparateur permet le transport des ions lithium entre les électrodes positives et négatives.Le séparateur a généralement une conductivité ionique élevée, ce qui peut favoriser le flux rapide et uniforme des ions lithium dans la batterie et permettre une charge et une décharge efficaces de la batterie.2.Sécurité de la batterie : le séparateur peut empêcher le contact direct et les courts-circuits entre les électrodes positives et négatives, éviter les surintensités et la surchauffe à l'intérieur de la batterie et assurer la sécurité de la batterie.3.Isolation de l'électrolyte : le séparateur empêche les gaz, les impuretés et autres substances présentes dans l'électrolyte de la batterie de se mélanger entre les électrodes positives et négatives, évitant ainsi les réactions chimiques et les pertes inutiles et maintenant la stabilité et la durée de vie de la batterie.4.Support mécanique : Le séparateur joue le rôle de support mécanique dans la batterie.Il peut fixer les positions des électrodes positives et négatives et d'autres composants de la batterie.Il présente également un certain degré de flexibilité et d'extensibilité pour s'adapter à l'expansion et à la contraction de la batterie. Les séparateurs jouent un rôle important dans la conduction ionique, la sécurité de la batterie, l'isolation des électrolytes et le support mécanique des batteries lithium-ion.Il peut garantir le fonctionnement stable et les performances de la batterie.
3. Types de séparateurs de batteries lithium-ion
Il existe de nombreux types de séparateurs de batteries lithium-ion, les plus courants sont les suivants :1.Séparateur en polypropylène (PP) : Il s’agit actuellement du matériau de séparation le plus couramment utilisé.Les séparateurs en polypropylène ont une excellente résistance chimique, une bonne stabilité thermique et une bonne résistance mécanique, tout en possédant une sélectivité ionique et des propriétés conductrices modérées.2.Séparateur en polyimide (PI) : le séparateur en polyimide a une stabilité thermique et chimique élevée et peut maintenir des performances stables dans des environnements à haute température.En raison de leur résistance à haute tension, les séparateurs en polyimide sont souvent utilisés dans les batteries à haute densité énergétique et à haute consommation d'énergie.3.Séparateur en polyéthylène (PE) : le séparateur en polyéthylène a une conductivité ionique élevée et une bonne résistance mécanique, et est souvent utilisé dans des types spécifiques de batteries lithium-ion, telles que les supercondensateurs et les batteries lithium-soufre.4.Diaphragme composite en céramique : le diaphragme composite en céramique est constitué d’un substrat polymère renforcé de fibres céramiques.Il a une résistance mécanique et une résistance à la chaleur élevées et peut résister à des températures élevées et à des dommages physiques.5.Séparateur de nanopores : le séparateur de nanopores utilise l'excellente conductivité ionique de la structure nanopore, tout en offrant une bonne résistance mécanique et une bonne stabilité chimique.Il devrait être appliqué aux batteries lithium-ion ayant des exigences de puissance élevée et de longue durée de vie. Ces séparateurs de différents matériaux et structures peuvent être sélectionnés et optimisés en fonction de différentes conceptions de batteries et exigences de performances.
4. Exigences de performances des séparateurs de batteries lithium-ion
Les séparateurs de batteries lithium-ion sont un composant essentiel avec les exigences de performances suivantes :1.Conductivité électrolytique élevée : le séparateur doit avoir une conductivité électrolytique élevée pour favoriser la conduction ionique entre les électrodes positives et négatives afin d'obtenir une charge et une décharge efficaces de la batterie.2.Excellente sélectivité ionique : le séparateur doit avoir une bonne sélectivité ionique, permettant uniquement la transmission des ions lithium et empêchant la pénétration ou la réaction d'autres substances dans la batterie.3.Bonne stabilité thermique : Le séparateur doit avoir une bonne stabilité thermique et être capable de maintenir une stabilité structurelle dans des conditions extrêmes telles qu'une température élevée ou une surcharge pour éviter l'emballement thermique ou l'évaporation de l'électrolyte et d'autres problèmes.4.Excellentes résistance mécanique et flexibilité : le séparateur doit avoir une résistance mécanique et une flexibilité élevées pour éviter des problèmes tels que des courts-circuits de bord ou des dommages internes, et pour s'adapter à l'expansion et à la contraction de la batterie.5.Bonne résistance chimique : Le séparateur doit avoir une bonne résistance chimique et être capable de résister à la corrosion ou à la contamination du séparateur par les électrolytes, les gaz et les impuretés présents dans la batterie.6.Faible résistance et faible perméabilité : le séparateur doit avoir une faible résistance et une faible perméabilité pour réduire la perte de résistance et la perte d'électrolyte à l'intérieur de la batterie. Les exigences de performance des séparateurs de batterie lithium-ion sont une conductivité électrolytique élevée, une excellente sélectivité ionique, une bonne stabilité thermique, une excellente mécanique. résistance et flexibilité, bonne résistance chimique, faible résistance et faible perméabilité.Ces exigences de performance garantissent la sécurité, la durée de vie et la densité énergétique des batteries.
Heure de publication : 15 septembre 2023