एक प्रमुख सामग्री, एक बैटरी विभाजक जो एक इलेक्ट्रॉनिक अलगाव की भूमिका निभाता है, सकारात्मक और नकारात्मक, इलेक्ट्रोलाइट में लिथियम आयनों की मुफ्त यात्रा की अनुमति देने के साथ सीधे संपर्क को रोकने के लिए के रूप में लिथियम, जबकि बैटरी संरक्षण के लिए विभाजक के सुरक्षित संचालन भी एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाते ।
हमारे लिथियम बैटरी विभाजक उद्योग तेजी से विकास के एक चरण में, गीला झिल्ली प्रौद्योगिकी मार्ग की मुख्य धारा बन गया है, लेकिन तकनीक और अंतरराष्ट्रीय पहली लाइन तकनीकी स्तर के समग्र स्तर घरेलू विभाजन के बीच एक बड़ा अंतर को है।
कला, पारंपरिक polyolefin विभाजक में विकास लिथियम बैटरी, उच्च सरंध्रता, उच्च गर्मी प्रतिरोध, उच्च गलनांक, उच्च शक्ति के लिए वर्तमान मांग को पूरा करने में असमर्थ रहे हैं, इलेक्ट्रोलाइट के साथ अच्छे wettability लिथियम आयन बैटरी के भावी विकास हो।
एक प्रमुख सामग्री, एक विभाजक जो, एक इलेक्ट्रॉनिक अलगाव की भूमिका निभाता है, इलेक्ट्रोलाइट में लिथियम आयनों की मुफ्त यात्रा की अनुमति के लिए सकारात्मक और नकारात्मक के साथ सीधे संपर्क को रोकने के लिए है, जबकि बैटरी संरक्षण के लिए विभाजक के सुरक्षित संचालन भी एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाता के रूप में लिथियम।
इस तरह के एक दुर्घटना, पंचर, और बैटरी के अन्य दुरुपयोग के रूप में विशेष मामलों में, विभाजक स्थानीय स्तर पर सकारात्मक और नकारात्मक इलेक्ट्रोड के साथ सीधे संपर्क की वजह से क्षतिग्रस्त हो गया है तब होता है, गंभीर सेल प्रतिक्रिया बैटरी की आग विस्फोट में जिसके परिणामस्वरूप के कारण।
इसलिए, लिथियम आयन बैटरी की सुरक्षा को बेहतर करने के लिए, बैटरी के सुरक्षित संचालन सुनिश्चित करने के लिए, विभाजक निम्न शर्तों को पूरा करना होगा:
1. रासायनिक स्थिरता: इलेक्ट्रोलाइट के साथ, इलेक्ट्रोड सामग्री प्रतिक्रिया करता है नहीं
2. wettability: इलेक्ट्रोलाइट की घुसपैठ आसानी से फैले नहीं, कोई संकोचन
3. थर्मल स्थिरता: उच्च फ्यूज अलगाव के साथ उच्च तापमान का सामना करना पड़ता है
4. यांत्रिक शक्ति: स्वचालित घुमाव की ताकत और चौड़ाई सुनिश्चित करने के लिए अच्छी तन्य शक्ति
5. Porosity: आयन चालन की जरूरतों को पूरा करने के लिए उच्च porosity
वर्तमान में, व्यावसायिक रूप से उपलब्ध लिथियम बैटरी विभाजक मुख्य रूप से पॉलीथीन (पीई) और पॉलीप्रोपीलीन (पीपी) के आधार पर माइक्रोप्रोस पॉलीओलेफ़िन विभाजक हैं। ये विभाजक यांत्रिक गुणों में उत्कृष्ट हैं और कम लागत के मामले में उत्कृष्ट हैं। रासायनिक स्थिरता और इलेक्ट्रोकेमिकल स्थिरता का व्यापक रूप से लिथियम बैटरी विभाजक में उपयोग किया जाता है।
हालांकि, लाइओलोबिक सतह और पॉलीओलेफ़िन सामग्री की कम सतह ऊर्जा के कारण, इलेक्ट्रोलाइट से विभाजक की पारगम्यता खराब है, जो बैटरी के चक्र जीवन को प्रभावित करती है।
इसके अलावा, गर्मी विरूपण तापमान अपेक्षाकृत कम पीई और पीपी (80 ~ 85 ℃ के पीई थर्मल विरूपण तापमान, 100 डिग्री के पीपी।] सी), विभाजक के थर्मल संकोचन तब होता है जब गंभीर तापमान बहुत अधिक एक उच्च तापमान वातावरण में डायाफ्राम के इस प्रकार के लिए उपयुक्त नहीं है, और इसलिए है, क्योंकि उपयोग के तहत, पारंपरिक पॉलीओलेफ़िन डायाफ्राम आज के 3 सी उत्पादों और पावर बैटरी की आवश्यकताओं को पूरा नहीं कर सकता है।
लिथियम-आयन बैटरी प्रौद्योगिकी की विकास आवश्यकताओं के जवाब में, शोधकर्ताओं ने पारंपरिक पॉलीओलेफ़िन विभाजकों के आधार पर विभिन्न नई लिथियम-आयन बैटरी सामग्री विकसित की है।
निर्देशित गैर बुना या यादृच्छिक व्यवस्था एक वेब संरचना बनाने और उसके बाद के लिए की प्रक्रिया के द्वारा गैर बुना फाइबर झिल्ली रासायनिक या भौतिक बयान विधि से मजबूत किया, यह एक अच्छा हवा पारगम्यता और तरल तेज है।
प्राकृतिक और सिंथेटिक सामग्री व्यापक रूप से गैर बुना फिल्मों की तैयारी में इस्तेमाल किया गया है, प्राकृतिक सामग्री सेलूलोज़ और उसके डेरिवेटिव में शामिल हैं, सिंथेटिक सामग्री polyethylene terephthalate (पीईटी), polyvinylidene फ्लोराइड (PVDF), पाली में शामिल vinylidene फ्लोराइड - hexafluoropropylene (PVDF-HFP), पॉलियामाइड (PA), polyimide (पीआई), aramid (मेटा aramid, PMIA; PPTA PPTA) और की तरह।
पॉलीथीन टीरेफेथलेट
Polyethylene terephthalate (PET) एक यांत्रिक गुणों, तापीय गुणों है, बिजली के इन्सुलेशन गुण उत्कृष्ट सामग्री है। पीईटी आधारित विभाजक सबसे अधिक प्रतिनिधि जर्मन कंपनी पीईटी विभाजक में Degussa द्वारा विकसित उत्पादों है एक सब्सट्रेट, एक चीनी मिट्टी है कण लेपित समग्र फिल्म, जो 220 डिग्री सेल्सियस तक बंद सेल तापमान के साथ उत्कृष्ट गर्मी प्रतिरोध प्रदर्शित करता है।
चार्ज और डिस्चार्ज चक्र (ए) के बाद पीईटी विभाजक (बी) एसईएम छवि के बाद
Xiangtan विश्वविद्यालय Xiaoqi जेन एट अल। (2012), nanofiber पीईटी झिल्ली electrospinning द्वारा तैयार एक तीन आयामी nanofiber झरझरा जैसे एक नेटवर्क संरचना, होने झिल्ली बनाने के लिए (ख) 300 एनएम की अंजीर औसत फाइबर व्यास, और एक चिकनी सतह में।
Electrospinning पीईटी 255 डिग्री के पीई फिल्म विभाजक, का गलनांक तुलना में बहुत अधिक है।] सी, एक अधिकतम तन्य शक्ति 12Mpa, 89% की एक सरंध्रता, 500%, बाजार पर Celgard झिल्ली तुलना में बहुत अधिक की शोषक दर, आयन चालकता 2 तक पहुँचता है । 27 × 10-3एससीएम -1और Celgard झिल्ली प्रदर्शन में उत्कृष्ट से चक्र, पीईटी विभाजक अंगूठी 50 के बाद बैटरी चक्र इस तरह के (क) छवि में के रूप में स्थिर झरझरा रेशेदार संरचना, बनी हुई है।
polyimide
Polyimide (पीआई) भी अच्छा समग्र प्रदर्शन पॉलिमर के एक -200 ~ 300 ℃ पर उत्कृष्ट थर्मल स्थिरता, उच्च सरंध्रता, और अच्छा उच्च तापमान प्रदर्शन, लंबी अवधि के उपयोग होने है।
मियाओ एट अल। (2013) एक nanofiber पीआई झिल्ली, विभाजक 500 ℃ की गिरावट के तापमान, Celgard विभाजक 200 पारंपरिक डिग्री से अधिक है उत्पादन के लिए एक स्थिर विद्युत कताई पद्धति का उपयोग करके।] सी, जिन्हें आप नीचे, उम्र बढ़ने और गर्मी संकोचन 150 डिग्री पर नहीं होती है।] सी उच्च तापमान की स्थिति।
दूसरा, इलेक्ट्रोलाइट के लिए पीआई दृढ़ता से ध्रुवीय, अच्छा wettability के बाद से, एक विभाजक का उत्पादन किया प्रदर्शन उत्कृष्ट तरल अवशोषित दर। के रूप में Celgard विभाजक की तुलना में Electrospinning पीआई झिल्ली उच्च और निम्न प्रतिबाधा होने का उत्पादन दर क्षमता, 100 चक्र के बाद 0. 2C मुक्ति क्षमता प्रतिधारण दर अभी भी 100% थी।
(ए) Celgard, PI40μm, इससे पहले कि (क, ख, ग) विभाजक प्रसंस्करण 150 ℃ 100μm (डी, ई, एफ) गर्मी संकोचन के बाद; (ख) अनुपात परीक्षण
मेटा aramid
पीएमआईए एक सुगंधित पॉलीमाइड है जो इसके कंकाल पर मेटाबेन्ज़ामाइड प्रकार की शाखा है और 400 डिग्री सेल्सियस तक का थर्मल प्रतिरोध है। इसकी उच्च लौ retardancy के कारण, इस सामग्री का उपयोग करने वाले विभाजक बैटरी की सुरक्षा में सुधार कर सकते हैं।
इसके अलावा, कार्बोनील समूह की अपेक्षाकृत उच्च ध्रुवीयता के कारण, विभाजक के इलेक्ट्रोलाइट में उच्च वेटेबिलिटी होती है, जिससे विभाजक के इलेक्ट्रोकेमिकल गुणों में सुधार होता है।
सामान्य तौर पर, विभाजक की विधि द्वारा निर्मित है PMIA गैर बुना इस तरह के एक इलेक्ट्रोस्टैटिक कताई विधि के रूप में, है, लेकिन क्योंकि इस तरह के बड़े छेद के आकार के रूप में गैर बुना विभाजक स्वयं की समस्याओं, के में आत्म-मुक्ति के लिए नेतृत्व करेंगे, और इस तरह की सुरक्षा और विद्युत सेल के प्रदर्शन को प्रभावित, कुछ हद तक गैर बुना विभाजक के आवेदन को सीमित करता है, अपने बहुमुखी प्रतिभा और controllability के बाद से चरण उलट विधि है, यह व्यावसायिक संभावनाओं भी शामिल है।
PMIA झिल्ली ध्यान में लीन होना आकार के वितरण और छवि में पार अनुभागीय SEM छवि।
एक स्पंज की तरह विभाजक PMIA उत्पादन के लिए एक चरण उलट प्रक्रिया द्वारा झेजियांग विश्वविद्यालय झू खजाना दल (2016) से पता चला केंद्रीकृत छेद के आकार वितरण के रूप में, माइक्रोन में ध्यान में लीन होना व्यास और एक तन्य शक्ति उच्च पहुँच से 10 3Mpa का 90%।
चरण उलट झिल्ली के PMIA विधि 400 डिग्री से ऊपर तापमान पर उत्कृष्ट थर्मल स्थिरता रही है।] सी अभी भी गुणवत्ता का कोई महत्वपूर्ण नुकसान, 160 ℃ पर 1 घंटे के लिए कोई दबाव विभाजक है का उत्पादन किया।
इसके अलावा वजह से दृढ़ता से ध्रुवीय कार्य समूहों के लिए ऐसी है कि झिल्ली PMIA छोटे से संपर्क कोण, केवल 11. 3 डिग्री, और स्पंज संरचना ऐसी है कि तेजी से pipetting, विभाजक के सुधार wettability, ऐसी है कि बैटरी के सक्रियण समय कम हो जाता है, स्थिर लंबे घूम सुधार हुआ।
इसके अलावा एक दूसरे के साथ संचार में भीतरी झिल्ली PMIA स्पंज संरचना के झरझरा संरचना है, जिसमें लिथियम आयनों अबाधित हस्तांतरण, इस प्रकार के रूप में विधि 1. 51mS˙cm के रूप में उच्च झिल्ली ईओण चालकता का एक चरण उलट उत्पादन के बाद से-1.
Polyparaphenylene benzobisoxazole
नई बहुलक PBO (polyparaphenylene benzobisoxazole) 650 ℃ में निम्नलिखित उत्कृष्ट यांत्रिक गुणों, थर्मल स्थिरता, लौ retardancy जैविक फाइबर जो मैट्रिक्स बहुलक एक रेखीय श्रृंखला संरचना होती है, फिर है यह विघटित नहीं है, उच्च शक्ति और मापांक के साथ, और एक आदर्श गर्मी सदमे प्रतिरोधी फाइबर सामग्री है।
PBO फाइबर सतह बेहद चिकनी, भौतिक अत्यंत निष्क्रिय है, और इसलिए अधिक कठिन फाइबर आकृति विज्ञान। PBO फाइबर केवल 100% केंद्रित सल्फ्यूरिक एसिड, methanesulfonic एसिड, fluorosulfonic एसिड और की तरह में भंग बदलने के लिए, एसिड नक़्क़ाशी PBO फाइबर के बाद की वजह से ट्रंक से दूर खुली तंतुओं पर, उप-तार आकृति विज्ञान, विशिष्ट सतह क्षेत्र बनाने और इंटरफेसियल बंधन शक्ति में सुधार होगा।
(ए) PBO तंतुओं; (ख) PBO nanofiber झिल्ली संरचनाओं
nanofiber गठन के बाद हाओ ज़ियाओमिंग एट अल। (2016) एक मिश्रित एसिड PBO तंतुओं methanesulfonic एसिड और trifluoroacetic एसिड के साथ भंग कर दिया गया, चरण उलट PBO nanoporous झिल्ली, अंजीर के रूप में फाइबर आकृति विज्ञान द्वारा तैयार।
525 एमपीए, 20 GPa के एक यंग मापांक, 600 ℃, विभाजक 20 डिग्री, विभाजक के कम से कम 45 डिग्री Celgard2400 संपर्क कोण के संपर्क कोण पर निर्भर थर्मल स्थिरता पर निर्भर डायाफ्राम के परम शक्ति, आयनिक चालकता 2. 3 × 10 था-4एस · सेमी -1, 0. 1C साइकिल चालन की स्थिति वाणिज्यिक Celgard2400 डायाफ्राम की तुलना में बेहतर प्रदर्शन के तहत।
के बाद से निर्माण की प्रक्रिया और अधिक कठिन तंतुओं PBO, PBO फाइबर उत्कृष्ट कुछ कंपनियों के दुनिया भर में उत्पादन, और मोनोमर एक तरह से आवश्यक एसिड उपचार PBO फाइबर का उत्पादन करने में कार्यरत हैं क्योंकि लिथियम बैटरी विभाजक क्षेत्र में लागू मुश्किल है।
HPI साथ Hanyang विश्वविद्यालय YoungMooLee दल (2016) (हाइड्रोक्सी polyimide) TR-PBO नैनो नैनो फाइबर मिश्रण झिल्ली थर्मल पुनर्व्यवस्था ढंग से तैयार कणों, सिवाय इसके कि झिल्ली एक सामग्री एक उच्च शक्ति ही PBO होने, उच्च गर्मी प्रतिरोध भी शामिल है लाभ, अधिक केंद्रीकृत ध्यान में लीन होना आकार वितरण, छोटे रोमकूप आकार, और एसिड और क्षार की शर्तों के तहत तैयार होने की जरूरत नहीं है।
