لیتیوم به عنوان یک ماده کلیدی، یک جدا کننده باتری که نقش یک انزوا الکترونیکی ایفا می کند، برای جلوگیری از تماس مستقیم با مثبت و منفی، اجازه می دهد عبور آزاد یونهای لیتیوم در الکترولیت، در حالی که عملیات ایمن از جدا برای حفاظت از باتری نیز نقش مهمی بازی .
صنعت جدا باتری لیتیوم ما این است که در مرحله ای از توسعه سریع، تبدیل به جریان اصلی از مسیر غشاء و فرآیندهای غشایی مرطوب است، اما سطح کلی از تکنولوژی و سطح فنی خط اول بین المللی است یک شکاف بزرگ بین شکاف داخلی وجود دارد.
توسعه در هنر، جدا پلی اولفین معمولی قادر به پاسخگویی به تقاضای فعلی برای باتری های لیتیوم، تخلخل بالا، مقاومت در برابر حرارت بالا، نقطه ذوب بالا، مقاومت بالا بوده است، ترشوندگی با الکترولیت بود که توسعه آینده از باتری های لیتیوم یون.
به عنوان یک ماده کلیدی از باتری های لیتیوم، جداساز نقش جدایی الکتریکی را بازی می کند، جلوگیری از تماس مستقیم بین الکترودهای مثبت و منفی، اجازه می دهد یون های لیتیوم به طور آزاد در الکترولیت عبور کنند. در عین حال، جداساز نقش حیاتی در حصول اطمینان از کارکرد باتری را ایفا می کند.
در موارد خاص مانند حوادث، انحراف، سوء استفاده از باتری و غیره، آسیب جزئی دیافراگم ممکن است اتفاق بیفتد و باعث ایجاد تماس مستقیم بین الکترودهای مثبت و منفی شود و واکنش شدید باتری باعث انفجار باتری شود.
بنابراین، به منظور بهبود ایمنی باتری لیتیوم یون و اطمینان از عملکرد ایمن و صحیح باتری، دیافراگم باید شرایط زیر را داشته باشد:
1. پایداری شیمیایی: با الکترولیت، مواد الکترود واکنش نشان نمی دهد
2. مرطوب: آسان است با الکترولیت نفوذ کند و کشش ندارد، کوچک نمی شود
3. ثبات حرارتی: مقاومت در برابر دمای بالا، با جداسازی فیوز بالا
4. مقاومت مکانیکی: استحکام کششی خوب، به منظور اطمینان از قدرت و عرض تغییر در اتوماتیک قرقره پیچ
5. تخلخل: تخلخل بیشتر برای برآوردن نیازهای هدایت یون
در حال حاضر، بازار لیتیوم تجاری باتری جدا میکرو غشای پلی اولفین عمدتا پلی اتیلن (PE) و پلی پروپیلن (PP) بر اساس، این نوع از کم هزینه به موجب دیافراگم، خواص مکانیکی خوب، عالی پایداری شیمیایی و پایداری الکتروشیمیایی به طور گسترده ای در جدا کننده های باتری لیتیوم استفاده می شود.
با این حال، به دلیل سطح ناپراگن خود و یک سطح پایین تر از مواد پلی اولفین از غشاء می تواند در چنین ترشوندگی فقیر از راه حل های الکترولیتی نتیجه، زندگی چرخه باتری تاثیر می گذارد.
علاوه بر این، از آنجا که دمای اعوجاج حرارتی PE نسبتا پایین و PP (PE حرارتی دمای تغییر شکل 80 ~ 85 ℃، PP از 100 درجه.] C)، وکیوم و بسته بندی از جداکننده رخ می دهد وقتی که درجه حرارت شدید بیش از حد بالا است، و بنابراین نمی مناسب برای این نوع از دیافراگم در یک محیط با درجه حرارت بالا است تحت استفاده، غشا پلی اولفین سنتی می تواند به نیازهای امروز از محصولات 3C و قدرت باتری برآورده نمی کنند.
تقاضا برای لیتیوم یون توسعه فن آوری باتری، محققان بر اساس غشای پلی اولفین سنتی در توسعه انواع جدیدی از مواد جدا باتری لیتیوم.
غشاء فیبر منسوجات نبافته در یک پروسه از منسوجات نبافته کارگردانی و یا آرایش تصادفی به شکل ساختار وب و سپس با استفاده از روش رسوب شیمیایی یا فیزیکی مسلح، آن را به یک نفوذ پذیری هوا خوب و جذب مایع است.
مواد طبیعی و مواد مصنوعی به طور گسترده ای در تهیه پارچه های غیر بافته استفاده شده است. مواد طبیعی شامل سلولز و مشتقات آن می باشد. مواد مصنوعی شامل پلی اتیلن ترفتالات (PET)، پلی وینیلیدین فلوراید (PVDF) و پلی وینیلید هگزافلوروپروپیلن (PVDF-HFP)، پلی آمید (PA)، پلی آمید (PI)، آرامید (meta-aramid، PMIA، para-aramid PPTA) و غیره
پلی اتیلن ترفتالات
پلی اتیلن ترفتالات (PET) یک ماده با خواص مکانیکی عالی، خواص ترمودینامیکی و خواص الکتریکی است. بیشترین مشخصه محصول جداساز PET براساس جدا کننده PET است که توسط Degussa آلمان ساخته شده است. فیلم کامپوزیتی با ذرات پوشش داده شده، که مقاومت حرارت عالیی را نشان می دهد، با دمای سلول بسته تا 220 درجه سانتیگراد است.
جدا کننده PET قبل از شارژ و چرخه تخلیه () پس از (b) تصویر SEM
دانشگاه است ،، Xiangtan Xiaoqi ژن و همکاران (2012) تهیه شده توسط الکتروریسندگی غشاء نانوالیاف PET، برای ایجاد یک نانوالیاف غشاء متخلخل سه بعدی داشتن یک ساختار شبکه، مانند (ب) در ادامه قطر متوسط فیبرها 300 نانومتر، و یک سطح صاف.
الکتروریسی PET بسیار بالاتر از نقطه ذوب از فیلم PE جداکننده، از 255 درجه.] C، حداکثر استحکام کششی 12Mpa، تخلخل 89٪، میزان جذب 500٪، بسیار بیشتر از غشای Celgard در بازار، هدایت یونی می رسد 2 .27 × 10-3اسم -1، و عملکرد چرخه نیز بهتر از دیافراگم سلگارد است. ساختار فیبر متخلخل غشای PET باقی مانده است پس از 50 دوره باتری، همانطور که در (a) نشان داده شده است.
Polyimide
Polyimide (PI) همچنین یکی از پلیمرهای با خواص جامع خوب است که دارای پایداری حرارتی عالی، تخلخل بالا و مقاومت بالا در دمای بالا می باشد و می تواند در مدت زمانی معادل -200 تا 300 درجه سانتیگراد استفاده شود.
مایو و همکاران (2013) با استفاده از روش نخ ریسی الکترواستاتیک برای تولید یک غشاء PI نانوالیاف، درجه حرارت تخریب جدا 500 ℃، Celgard جدا 200 بالاتر از درجه معمولی است.] C، به عنوان زیر نشان داده شده است، آیا پیری و حرارت انقباض در 150 درجه رخ نمی دهد.] C شرایط درجه حرارت بالا.
نمایشگاه دوم، از PI به شدت قطبی، تر شوندگی خوبی برای الکترولیت، یک جدا کننده تولید عالی مایع جذب نرخ. غشاء الکتروریسی PI نسبت به جدا Celgard تولید داشتن امپدانس بالا و پایین نرخ عملکرد، 0. 2C شارژ و تخلیه پس از 100 دور، میزان ظرفیت نگهداری هنوز هم 100٪ است.
(A) Celgard، PI40μm، قبل از (A، B، C) پردازش جدا 150 ℃ پس از 100μm (D، E، F) حرارت انقباض؛ (ب) آزمون نسبت
متآرامید
PMIA پلی آمید، متا شاخه بنزآمید زنجیره ای معطر در ستون فقرات آن است، داشتن یک مقاومت حرارتی تا 400 ℃، با توجه به بازدارندگی شعله آن بالا، استفاده از این مواد جدا می توانید عملکرد ایمنی باتری را بهبود بخشد.
علاوه بر این، با توجه به قطب گروه کربونیل نسبتا بالا است، به طوری که غشاء است تا شوندگی بالا در الکترولیت، در نتیجه بهبود خواص الکتروشیمیایی جدا.
به طور کلی، جدا است با استفاده از روش تولید PMIA غیر بافته شده، از جمله به عنوان یک روش در حال چرخش الکترواستاتیک، اما به دلیل جدا مشکلات خود غیر بافته شده، از جمله اندازه منافذ بزرگتر خواهد به خود ترشح منجر شود، و در نتیجه بر ایمنی و عملکرد سلول الکتروشیمیایی، در استفاده از جدا کننده غیر بافته شده به یک حد معینی محدود می کند، از روش وارونگی فاز از تطبیق پذیری و کنترل آن، آن را شامل چشم انداز تجاری.
PMIA توزیع اندازه منافذ غشاء و مقطعی تصویر SEM در شکل
دانشگاه ژجیانگ زو تیم گنج (2016) توسط یک فرایند وارونگی فاز برای تولید یک PMIA جدا اسفنج مانند، به عنوان توزیع اندازه منافذ متمرکز نشان داده شده است، 90 درصد از قطر حفره در میکرون و استحکام کششی می رسد بالاتر 10. 3Mpa.
روش PMIA غشاء وارونگی فاز تولید داشتن پایداری حرارتی عالی در دماهای تا 400 درجه.] C است که هنوز هم بدون از دست دادن قابل توجهی از کیفیت، بدون جدا برای انقباض 1H در 160 ℃.
همچنین با توجه به گروه های عاملی به شدت قطبی به طوری که زاویه تماس PMIA غشاء کوچک، تنها 11. 3 درجه، و ساختار اسفنج است به طوری که پیپت سریع، بهبود ترشوندگی جدا، به طوری که زمان فعال شدن باتری کاهش می یابد، ثبات طولانی گردش بهبود جنسی
بیشتر از ساختار متخلخل غشاء PMIA ساختار اسفنج داخلی در ارتباط با هر یک از دیگر، که در آن یونهای لیتیوم انتقال بدون مانع، بنابراین تولید یک وارونگی فاز از هدایت یونی غشا به عنوان بالا به عنوان روش 1. 51mS˙cm-1.
Polyparaphenylene benzobisoxazole
جدید سازمان برنامه و بودجه پلیمری (benzobisoxazole polyparaphenylene) است که با داشتن خواص مکانیکی عالی، پایداری حرارتی، بازدارندگی شعله الیاف آلی که ماتریس پلیمری ساختار زنجیره ای خطی است، در بر داشت زیر در 650 ℃ این است که به تجزیه نیست، با استحکام بالا و مدول، و یک شوک حرارتی مواد فیبر مقاوم در برابر ایده آل است.
سطح فیبر سازمان برنامه و بودجه به دلیل بسیار صاف، فیزیکوشیمیایی بسیار راکد، و در نتیجه سخت تر به تغییر فیبر مورفولوژی. فیبر سازمان برنامه و بودجه تنها در 100٪ اسید سولفوریک، متانسولفونیک اسید، اسید fluorosulfonic و مانند آن حل شده، پس از اسید اچ فیبر سازمان برنامه و بودجه در فیبرهای کردن از تنه پوست کنده، زیر سیم تشکیل مورفولوژی، سطح ویژه و بهبود استحکام باند سطحی.
(a) فیبرهای PBO؛ (b) ساختارهای غشایی نانوفیبری PBO
پس از تشکیل نانوالیاف هائو زیائومینگ و همکاران (2016) با یک اسید فیبریل های سازمان برنامه و بودجه متانسولفونیک اسید مخلوط شده و اسید تریفلورواستیک منحل شد، تهیه شده توسط وارونگی فاز غشاء سازمان برنامه و بودجه نانو متخلخل، مورفولوژی فیبر به عنوان است.
قدرت نهایی از دیافراگم تا 525 مگاپاسکال، مدول یانگ از 20 گیگا پاسکال، پایداری حرارتی تا 600 ℃، زاویه تماس از جداکننده 20 درجه، کمتر از 45 درجه سانتی Celgard2400 تماس زاویه از جداکننده، هدایت یونی 2. 3 × 10 بود-4S · سانتی متر -1، بهتر از دیافراگم تجاری Celgard 2400 زیر چرخه 0. 1C عمل می کند.
از آنجا که فرآیند تولید فیبرهای سخت تر سازمان برنامه و بودجه، تولید جهانی الیاف PBO چند شرکت بسیار عالی، و مونومرها در شیوه ای برای تولید اسید فیبر درمان سازمان برنامه و بودجه مورد نیاز به کار سخت است چرا که جدا باتری لیتیوم مورد استفاده در این زمینه است.
دانشگاه هانیانگ YoungMooLee تیم (2016) با HPI (پلی آمید هیدروکسی) TR-سازمان برنامه و بودجه نانو کامپوزیت نانو الیاف ذرات محلول تهیه شده توسط روش بازآرایی حرارتی، به جز که غشاء شامل مواد داشتن استحکام بالا خود را سازمان برنامه و بودجه، مقاومت در برابر حرارت بالا است به مزایا، متمرکز توزیع اندازه منافذ، اندازه منافذ کوچک و نیاز تحت شرایط اسید و قلیایی آماده نخواهد شد.
