تأثير وتأثير الحجاب الحاجز على بطارية الليثيوم | حجاب الحاجز الآرو
تأثير وتأثير الحجاب الحاجز على بطارية الليثيوم
سمك
يرتبط السمك بالمقاومة الداخلية، فكلما كانت أرق كانت المقاومة الداخلية أصغر، وذلك لتحقيق شحن وتفريغ عالي الطاقة. كلما كان أصغر قدر الإمكان تحت قوة ميكانيكية معينة، كلما زادت كثافة ثقب الاختراق، كان ذلك أفضل. بالنسبة لبطاريات الليثيوم أيون الاستهلاكية، يستخدم 25 ميكرومتر عادة كمعيار لسمك الفاصل. ومع ذلك، في شكل الطلب المتزايد على المنتجات المحمولة، بدأت الغشابات بحجم 16 ميكرومتر وحتى أرق تستخدم في مجموعة واسعة من التطبيقات. بالنسبة للبطاريات الكهربائية، تجعل المتطلبات الميكانيكية في عملية التجميع الحجاب الحاجز المطلوب أكثر سماكة، وأداء السلامة مهم جدا للبطاريات الكهربائية، كما أن الحجاب الحاجز الأكثر سمكا يعني سلامة أفضل.
توحيد سمك الحجاب الحاجز هو مؤشر جودة مهم بشكل خاص، يؤثر مباشرة على جودة المظهر والأداء الداخلي لفافة الحجاب الحاجز. يجب أن يتم التحكم فيه بدقة أثناء عملية الإنتاج. في خط إنتاج الحجاب الحاجز الآلي للغاية، يتم اكتشاف سماكة الحجاب الحاجز تلقائيا والتحكم بها بواسطة مقياس سمك غير تلامسي عالي الدقة على الإنترنت ونظام تحكم سريع في التغذية الراجعة. يشمل توحيد سمك الحجاب الحاجز توحيد السماكة الطولية وتوحيد السماكة الجانبية، حيث يكون توحيد السماكة الجانبية مهما بشكل خاص، وعادة ما يطلب التحكم به ضمن ±1 ميكرون.
فرج
مادة فاصل بطارية الليثيوم نفسها لها بنية مسامية دقيقة، ويجب أن يكون توزيع المسام الدقيقة في كامل مادة الفاصل متساويا. جزيئات الأقطاب المستخدمة حاليا عادة ما تكون في حدود 10 ميكرون، وقطر المسامات عادة ما يكون بين 0.03-0.12 ميكرون. حجم المسام الصغير جدا سيزيد من المقاومة، وحجم المسام الكبير جدا يجعل القطبين الموجبة والسالبة يتلامسان بسهولة أو يخترقان ويتعثران بواسطة التغصنات الصغيرة. بشكل عام، غشاء حجم المسام تحت الميكرون كاف لمنع مرور جسيمات الأقطاب مباشرة من السوق. بالطبع، بعض المشاكل مثل الدائرة القصيرة الدقيقة الناتجة عن سوء معالجة سطح الأقطاب وزيادة الغبار لا تستثنى.
المساميه
المسامية هي نسبة حجم المسام في حجم فيلم الأحادي، والتي ترتبط بكثافة الراتنج الخام والغشاء. حجم المسامية له علاقة معينة بالمقاومة الداخلية، لكن القيمة المطلقة للمسامية بين أنواع الأغشية المختلفة لا يمكن مقارنتها مباشرة. مسامية فاصل بطاريات الليثيوم أيون الحالي تتراوح بين 40٪-50٪.
مقاومة قابلة للتنفس
نظريا، الحجاب الحاجز ليس جزءا ضروريا من البطارية. سيتم إضافتها لتلبية الإنتاج الصناعي في المستقبل. لذلك، يحتاج الحجاب الحاجز إلى أداء مهم جدا: لا يمكنه تدهور الأداء الكهروكيميائي للبطارية، والذي يتجلى بشكل رئيسي في المقاومة الداخلية. يتم استخدام معلمين لتقييم هذا الأداء:
رقم ماكمولين: النسبة بين مقاومة الحجاب الحاجز الذي يحتوي على الإلكتروليت ومقاومة الإلكتروليت نفسه. كلما كانت القيمة أصغر، كان ذلك أفضل، وقيمة بطارية الليثيوم أيون الاستهلاكية حوالي 8.
رقم غورلي: الوقت المطلوب لمرور حجم معين من الغاز عبر منطقة معينة من "الحجاب الحاجز" تحت ظروف ضغط معينة. وهو يتناسب مع المقاومة الداخلية للبطارية المجمعة مع الحجاب الحاجز، أي كلما زادت القيمة، زادت المقاومة الداخلية. ومع ذلك، لا معنى لمقارنة أرقام غورلي لأغشاءين مختلفين، لأن هياكلهما المجهرية قد تكون مختلفة تماما، لكن رقم غورلي لنفس نوع الحجاب الحاجز يمكن أن يعكس حجم المقاومة الداخلية.
درجة الحرارة
درجة حرارة الخلية المغلقة: التفاعل الطارد للحرارة داخل البطارية عند تسخين نفسه أو الشحن الزائد أو الدائرة القصيرة الخارجية للبطارية يولد الكثير من الحرارة، مما يؤدي إلى إغلاق المسام الدقيقة، وبالتالي يمنع استمرار انتقال الأيونات ويشكل دائرة مفتوحة تلعب دورا في حماية البطارية. درجة الحرارة عند إغلاق المسام هي درجة حرارة المسام المغلقة. لكن بالنسبة للبطاريات الصغيرة، فإن تأثير آلية الإيقاف الحراري محدود. عادة ما يكون PE بين 130-140 أسلوحة، وPP 150. من الأفضل أن يكون لديك درجة حرارة خلية مغلقة أقل.
تشير درجة حرارة تمزق الغشاء إلى التسخين الذاتي الداخلي للبطارية، ويؤدي قصر كهربائي خارجي إلى زيادة درجة حرارة البطارية الداخلية. بعد تجاوز درجة حرارة الإغلاق، يتم حجب المسام الدقيقة لمنع تدفق التيار، وترتفع درجة حرارة أداء الصهر الساخن أكثر، مما يؤدي إلى تمزق الحجاب الحاجز وحدوث دائرة قصر في البطارية. درجة الحرارة عند الانفجار هي درجة حرارة الانفجار. درجة حرارة التمزق الأعلى أفضل.
قوة الطعوب
عند سرعة معينة (3-5 أمتار في الدقيقة)، يتم ثقب إبرة بقطر 1 مم بدون حواف حادة ضد الحاجز الثابت الحلقي الشكل. القوة القصوى المطبقة على الإبرة لاختراق الحاجز الأنفي تسمى قوة الثقب. يمكن أن تمنع قوة الثقب الكافية من شغصنات الليثيوم وشفرات القطع القطبية من اختراق الحجاب الحاجز والتسبب في حدوث دائرة قصيرة. قيمة مقاومة الثقب عادة ما تكون بين 300-500 جرام. ومع ذلك، الطريقة المستخدمة في الاختبار تختلف كثيرا عن حالة البطارية الفعلية. ليس من المعقول مقارنة قوة الثقب مباشرة بين نوعي الفواصل.
القوة الميكانيكية
تشير القوة الميكانيكية بشكل رئيسي إلى قوة شد الحجاب الحاجز، ويمكن أن تمنع قوة الشد الكافية تشويه الحجاب الحاجز. ترتبط قوة شد الحجاب الحاجز بعملية صناعة الأفلام. عند استخدام التمدد أحادي المحور، تختلف قوة الحجاب الحاجز في اتجاه التمدد عن تلك في الاتجاه الرأسي؛ عند استخدام التمدد ثنائي المحور، سيكون اتساق الحجاب الحاجز في الاتجاهين متشابها. بشكل عام، تشير قوة الشد بشكل رئيسي إلى أن القوة الطولية يجب أن تصل إلى أكثر من 100 ميجابكسل، وألا تكون القوة العرضية كبيرة جدا. الإفراط في الكمية سيؤدي إلى زيادة معدل الانكماش العرضي. هذا الانكماش سيزيد من فرصة اتصال مصنعي بطاريات الليثيوم مع الأقطاب الموجبة والسالبة.
تسلل
لضمان أن المقاومة الداخلية للبطارية ليست كبيرة جدا، يشترط أن يكون الحجاب الحاجز مبللا بالكامل بواسطة الإلكتروليت المستخدم في البطارية. من جهة، درجة قابلية البلل مرتبطة بمادة الحجاب الحاجز نفسها، ومن جهة أخرى، السطح والبنية المجهرية الداخلية للحجاب الحاجز مرتبطان ارتباطا وثيقا. تحسين قابلية البلل يساعد على تحسين تقارب الحجاب الحاجز والإلكتروليت، وتوسيع سطح التلامس بين الحجاب الحاجز والإلكتروليت، وبالتالي زيادة توصيل الأيونات، وتحسين أداء الشحن والتفريغ وسعة البطارية. يمكن قياس قابلية البلل بقياس معدل امتصاص السائل ومعدل احتفاظ السائل.
الاتساق
بسبب اختلاف عملية التحضير، قد يكون قوام الحجاب الحاجز مختلفا تماما. يشمل الاتساق الخصائص الذاتية مثل درجة حرارة الإغلاق، بالإضافة إلى الاتساق الظاهر مثل اتساق الثقب وسمك الملاحظة تحت المجهر الإلكتروني. كلما ارتفع اتساق الحجاب الحاجز، كانت الجوانب الأخرى للأداء أفضل.
حجاب الحاجز الآرو
