セパレータは、リチウムイオン電池、再生を防ぐために、正と負極間の短絡で、リチウムイオン電池の重要な構成要素であり、2つのカテゴリの現在の一般的なイオンセパレータ製造の役割をオン：1）ドライ描画処理; 2）湿式法、乾式法は現在最も広く使用されている膜調製法であるが、乾式法によって調製された膜の明らかな異方性、例えば長手方向MD方向、隔膜の張力外力によって変形した場合に120MPa以上までが、横方向TDに斜めDDは20MPa又は引張強さの強度はわずかに高いだけであり、この機能はまた、ダイヤフラムを引き起こし、全方向にリチウムイオン電池持続可能な株には大きな違いがあります。
本研究のために主に縦方向と横方向の引張強度セパレータの機械的性質は、研究用セパレータの圧縮特性は、主に、セパレータの非常に薄い厚さの、比較的小さく、解像度をテストするための従来の押出法は、多くの場合、影響を受けます我々は、層の数十を必要とする、あるいは数百膜の層は、膜分離方向の異なる層の間の空気の一貫性と正確性に大きな影響を生成するために一緒に添加し、これテスト結果ので、伝統的な試験方法は、押出されます正確なダイアフラム圧縮強度データを得ることが困難である。
最近、Shutianヤン米国ミシガン州立大学とDMCのセルガード2400膜および圧縮特性を他の人たちは、容量原理を用いて空気中で研究した。以下の図は、モデルから見ることができ、セルガード2500モデルの3次元再構成を示していますTD、MDおよびTTDにおけるセパレータの構造には明らかな差異があり、セパレータの機械的強度の3つの方向すべてにおける顕著な差の根本的な理由でもある。
容量試験法Shutianヤン設計の原理を以下に示す。実験装置は、層5nmの厚さの金属で被覆されたガラスウェハの中央位置にマグネトロンスパッタリング法により、二つの垂直平滑なガラスディスクから本質的になりますタングステンコーティングは、キャパシタの二つの電極として。試験中、ウェハは、3ミリメートルの分離、膜3図に三つの位置を示すように、それぞれ下側に配置された試料、及び2枚の上側及び下側ガラスシートを製造することが必要です圧力をかけ、ダイヤフラムは、距離値の変化を計算することができる2つのタングステン電極間の静電容量の変化を測定することによって、静電容量の変化を引き起こし、変更2つのタングステン電極間の距離を引き起こし、変形し、それに応じていますダイアフラムの歪みを計算します。
セパレータの全体の厚さが約50μmの、テストのエラーを低減することであるように、試験に使用される。次の図は、外部の力との間の静電容量のプロットである二つの膜は、内側の短距離、冒頭に見ることができ、小さな力で絞り、容量はガラスのダウンタイムを生じさせることで、セパレータの初めに接触して完全ではないが、膜表面のエッジバリムラやドライラフであってもよい、（ロットが薄くダイヤフラムを示した）多くを増加させます加えられた圧力の面積を増加させる、ガラスシートと接触しているダイヤフラムは徐々に増加、圧縮強度も大幅に増加した膜でした。
圧力及びひずみ曲線（図のD）の注意深い分析は、応力 - ひずみ曲線は、4つの領域に分割することができる見つけることができる：a）は、初期接触領域と、2）線形領域; 3）領域を生じる。領域1は次のようである4）の領域を圧縮します。我々は、非常に小さい圧力で、膜とガラス板との間の接触不良ため、上記分析より大きな変形を有することになる。領域2は、ダイヤフラム変形の主線形領域を生じる。3分離領域に達する示します降伏限界。共通領域4は、多孔質材料圧縮領域です。
Shutianヤン領域2とダイヤフラム領域の弾性率の4対を使用して計算した場合、空気分離における弾性率セルガード2400は0.191±0.020GPa、DMCにおける弾性膜領域2の範囲の歪みました横方向の引張強度が厚み方向TDにおけるダイアフラムの弾性0.165±0.020GPa。ダイアフラムモジュラスの弾性率は、セパレータの構造に関連している、非常に近い、セルガード2400膜は、乾式延伸法によって単層PPでありますまず、本明細書に記載されるように、膜は、主に、半結晶性およびフレークの間にアモルファスのナノ繊維シートで構成されている延伸、膜が最初に開かれるが積層延伸の過程で行われたシートに平行画像に示されるように、前記長手方向MD、張力主に非晶質のナノ繊維は、長手方向及び厚さ方向TD TTDに、張力に半結晶シートからなり、同様のTTDを有するTD方向の絞りのでれます構造は、横方向の厚さ方向TD弾性率及びセパレータの引っ張り強さの値が比較的近いです。
ダイヤフラムDMCは、圧縮能力の増加原因ひずみ領域がダイアフラム4に到達し、空気分離における弾性率セルガード2400は0.270±0.004GPaた、DMCにおける弾性率は、0.386±0.035GPaました圧縮された領域に圧縮ダイヤフラムが、一部であるマイクロポアDMCは、セパレータの内部に閉じ込められたせいか、それからなるセパレータとして作用します。
実際のセルであるダイアフラムを押すシミュレートするために、ShutianヤンNMC正も、及び「PPセパレータ/正極NMC / PPセパレータ」三プライ複合構造体は弾性率押出分析を有し、試験結果は、空気極NMC弾性率が1.084±0.029GPaた押圧、DMCの弾性率が0.892±0.033GPaであり、この値は、正極LCO（0.232GPa）とLiNiCoAlO2の正（0.610GPa）よりも有意に高いです。
そして「PPセパレータ/ NMCカソード/ PPセパレータは」押出三層複合構造の弾性率が空気0.362GPaであり、DMCの弾性率は0.336MPaであった。混合の弾性率の原理によれば、トリス複合層構造の弾性率は以下の計算式により求めることができるが、実際のテスト結果は、正極とセパレータNMCとの間の相互作用はよく知られていることを示唆し、理論上の予測された結果と完全に一致しないが、正極表面の程度粗い乾燥NMCはるかに高いですガラス表面は、そうNMCがダイアフラムに突出した位置に正極表面を圧迫するとき最初に、後続の押出工程において、正極の表面を押圧しますNMCは、ダイヤフラム上の効果を制限する粗い乾燥を生成しますこれはまた、予測結果からの偏差の結果につながる衝撃セパレータの弾性率を有しています。
実際のセルであるダイアフラムを押すシミュレートするために、ShutianヤンNMC正も、及び「PPセパレータ/正極NMC / PPセパレータ」三プライ複合構造体は弾性率押出分析を有し、試験結果は、空気極NMC弾性率が1.084±0.029GPaた押圧、DMCの弾性率が0.892±0.033GPaであり、この値は、正極LCO（0.232GPa）とLiNiCoAlO2の正（0.610GPa）よりも有意に高いです。
そして「PPセパレータ/ NMCカソード/ PPセパレータは」押出三層複合構造の弾性率が空気0.362GPaであり、DMCの弾性率は0.336MPaであった。混合の弾性率の原理によれば、トリス複合層構造の弾性率は以下の計算式により求めることができるが、実際のテスト結果は、正極とセパレータNMCとの間の相互作用はよく知られていることを示唆し、理論上の予測された結果と完全に一致しないが、正極表面の程度粗い乾燥NMCはるかに高いですガラス表面は、そうNMCがダイアフラムに突出した位置に正極表面を圧迫するとき最初に、後続の押出工程において、正極の表面を押圧しますNMCは、ダイヤフラム上の効果を制限する粗い乾燥を生成しますこれは、ダイヤフラムの弾性率にも影響を及ぼし、これはまた、試験結果と予測されたものとのある程度のずれをもたらす。
