El efecto e influencia del diafragma en la batería de litio | Diafragma aro
El efecto e influencia del diafragma en la batería de litio
espesor
El grosor está relacionado con la resistencia interna; cuanto más fina, menor es la resistencia interna, para lograr una carga y descarga de alta potencia. Tan pequeña como sea posible bajo cierta resistencia mecánica, cuanto más gruesa sea la resistencia a la perforación, mejor. Para baterías de iones de litio consumibles, 25μm se utiliza generalmente como estándar para el grosor del separador. Sin embargo, en forma de creciente demanda de productos portátiles, han empezado a utilizarse diafragmas de 16μm e incluso más delgados en una amplia gama de aplicaciones. Para las baterías de potencia, los requisitos mecánicos en el proceso de ensamblaje hacen que el diafragma requerido sea más grueso, y el rendimiento de seguridad es muy importante para las baterías de potencia, y un diafragma más grueso significa mejor seguridad.
La uniformidad del grosor del diafragma es un indicador de calidad especialmente importante, que afecta directamente a la calidad de apariencia y al rendimiento interno del rollo del diafragma. Debe estar estrictamente controlada durante el proceso de producción. En una línea de producción de diafragma altamente automatizada, el grosor del diafragma se detecta y controla automáticamente mediante un medidor de grosor en línea sin contacto muy preciso y un sistema de control de retroalimentación rápido. La uniformidad de grosor del diafragma incluye la uniformidad longitudinal y lateral, de las cuales la uniformidad lateral es especialmente importante, y generalmente se requiere controlarse dentro de ±1 micra.
Abertura
El propio material separador de baterías de litio tiene una estructura microporosa, y la distribución de los microporos en todo el material del separador debe ser uniforme. Las partículas de electrodo actualmente utilizadas suelen estar del orden de 10 micras, y el diámetro de los poros suele ser de 0,03-0,12 um. Un tamaño de poro demasiado pequeño aumentará la resistencia, y un tamaño de poro demasiado grande hará que los polos positivo y negativo se toquen fácilmente o se perforen y cortocircuiten por los dendritas. En términos generales, la membrana de tamaño submicrométrico de poros es suficiente para evitar el paso directo de partículas de electrodos. Por supuesto, no se excluyen algunos problemas como el microcortocircuito causado por un mal tratamiento superficial de los electrodos y más polvo.
Porosidad
La porosidad es el porcentaje volumétrico de poros en el volumen de la película monómera, que está relacionado con la densidad de la resina bruta y la película. El tamaño de la porosidad tiene cierta relación con la resistencia interna, pero el valor absoluto de la porosidad entre los diferentes tipos de membranas no puede compararse directamente. La porosidad del separador existente de batería de ion de litio está entre el 40% y el 50%.
Resistencia respirable
Teóricamente hablando, el diafragma no es una parte necesaria de la batería. Se añadirá para cubrir la producción industrial en el futuro. Por lo tanto, el diafragma debe cumplir un rendimiento muy importante: no puede deteriorar el rendimiento electroquímico de la batería, que se manifiesta principalmente en la resistencia interna. Se utilizan dos parámetros para evaluar este desempeño:
Número de MacMullin: La relación entre la resistividad del diafragma que contiene el electrolito y la resistividad del propio electrolito. Cuanto menor sea el valor, mejor, y el valor de una batería de iones de litio consumible es de unos 8.
Número de gurley: El tiempo necesario para que un cierto volumen de gas pase por una zona determinada del diafragma bajo ciertas condiciones de presión. Es proporcional a la resistencia interna de la batería ensamblada con el diafragma, es decir, cuanto mayor es el valor, mayor es la resistencia interna. Sin embargo, no tiene sentido simplemente comparar los números de Gurley de dos diafragmas diferentes, porque sus microestructuras pueden ser completamente distintas, pero el número de Gurley del mismo tipo de diafragma puede reflejar bien el tamaño de la resistencia interna.
temperatura
Temperatura de celda cerrada: Una reacción exotérmica dentro de la batería que se autocaliente, sobrecarga o cortocircuita externamente genera mucho calor, haciendo que los microporos se cierren, bloqueando así la transmisión continua de iones y formando un circuito abierto, que juega un papel en la protección de la batería. La temperatura cuando los poros están cerrados es la temperatura de los poros cerrados. Pero para baterías pequeñas, el efecto del mecanismo de apagado térmico es limitado. Generalmente, el PE es 130-140��, y el PP es 150��. Es mejor tener una temperatura de celda cerrada más baja.
La temperatura de rotura de membrana se refiere al autocalentamiento interno de la batería, y un cortocircuito externo aumenta la temperatura interna de la batería. Tras superar la temperatura de cierre, los microporos se bloquean para bloquear el flujo de corriente, y la temperatura del rendimiento del termofusible aumenta aún más, provocando la rotura del diafragma y el cortocircuito de la batería. La temperatura en el momento de la ruptura es la temperatura de la ruptura. Una temperatura de ruptura más alta es mejor.
Resistencia a la perforación
A cierta velocidad (3-5 metros por minuto), se perfora una aguja de 1 mm de diámetro sin bordes afilados contra el tabique fijo en forma de anillo. La fuerza máxima aplicada a la aguja para penetrar el tabique se denomina resistencia a la punción. Una resistencia suficiente a la perforación puede evitar que las dendritas de litio y las muelas de la pieza polar perforen el diafragma y provoquen cortocircuitos. El valor de resistencia a la perforación suele ser de 300-500g. Sin embargo, el método utilizado en la prueba es muy diferente de la situación real de la batería. No es especialmente razonable comparar directamente la resistencia a la perforación de los dos tipos de separadores.
Resistencia mecánica
La resistencia mecánica se refiere principalmente a la resistencia a la tracción del diafragma, y una resistencia suficiente a la tracción puede evitar que el diafragma se deforme. La resistencia a la tracción del diafragma está relacionada con el proceso de realización de la película. Cuando se utiliza estiramiento uniaxial, la resistencia del diafragma en la dirección de estiramiento es diferente a la de la vertical; Cuando se utiliza estiramiento biaxial, la consistencia del diafragma en ambas direcciones será similar. Generalmente, la resistencia a la tracción se refiere principalmente a que la resistencia longitudinal debe superar los 100 MP y que la resistencia transversal no debe ser demasiado grande. Demasiado puede aumentar la tasa de contracción transversal. Esta contracción aumentará la probabilidad de que los fabricantes de baterías de litio entren en contacto con los electrodos positivo y negativo.
Infiltración
Para asegurar que la resistencia interna de la batería no sea demasiado grande, es necesario que el diafragma pueda ser completamente humedecido por el electrolito utilizado en la batería. Por un lado, el grado de humedad está relacionado con el propio material del diafragma, y por otro, la microestructura superficial e interna del diafragma está estrechamente relacionada. Una mejor mojabilidad favorece la afinidad del diafragma y el electrolito, expandiendo la superficie de contacto entre el diafragma y el electrolito, aumentando así la conductividad iónica y mejorando el rendimiento y la capacidad de carga y descarga de la batería. La mojabilidad puede medirse midiendo su tasa de absorción y la tasa de retención de líquido.
consistencia
Debido a la diferencia en el proceso de preparación, la consistencia del diafragma puede ser bastante distinta. La consistencia incluye características propias como la temperatura de cierre, así como la consistencia aparente como la consistencia del hueco y el grosor de la observación bajo el microscopio electrónico. Cuanto mayor sea la consistencia del diafragma, mejores serán los demás aspectos del rendimiento.
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