تأثير وتأثير الحجاب الحاجز على بطارية الليثيوم | الحجاب الحاجز آرو
تأثير وتأثير الحجاب الحاجز على بطارية الليثيوم
سمك
يرتبط السمك بالمقاومة الداخلية ، فكلما كانت المقاومة الداخلية أرق كلما كانت المقاومة الداخلية أصغر ، وذلك لتحقيق شحن وتفريغ عالي الطاقة. صغيرة قدر الإمكان تحت قوة ميكانيكية معينة ، كلما كانت قوة البزل أكثر سمكا ، كان ذلك أفضل. بالنسبة لبطاريات الليثيوم أيون المستهلكة ، يتم استخدام 25 ميكرومتر بشكل عام كمعيار لسمك الفاصل. ومع ذلك ، في شكل زيادة الطلب على المنتجات المحمولة ، بدأ استخدام الأغشية من 16μm وحتى أرق في مجموعة واسعة من التطبيقات. بالنسبة لبطاريات الطاقة ، فإن المتطلبات الميكانيكية في عملية التجميع تجعل الحجاب الحاجز المطلوب أكثر سمكا ، وأداء السلامة مهم جدا لبطاريات الطاقة ، والحجاب الحاجز السميك يعني أمانا أفضل.
يعد توحيد سمك الحجاب الحاجز مؤشرا مهما للجودة بشكل خاص ، والذي يؤثر بشكل مباشر على جودة المظهر والأداء الداخلي لفافة الحجاب الحاجز. يجب أن تخضع لرقابة صارمة أثناء عملية الإنتاج. في خط إنتاج الحجاب الحاجز المؤتمت للغاية ، يتم اكتشاف سمك الحجاب الحاجز والتحكم فيه تلقائيا بواسطة مقياس سمك عالي الدقة عبر الإنترنت ونظام التحكم في التغذية المرتدة السريعة. يشمل توحيد سمك الحجاب الحاجز توحيد السماكة الطولية وتوحيد السماكة الجانبية ، والتي يكون توحيد السماكة الجانبية مهما بشكل خاص ، ويلزم عموما التحكم فيها في حدود ±1 ميكرون.
فرج
تحتوي مادة فاصل بطارية الليثيوم نفسها على بنية صغيرة يسهل اختراقها ، ويجب أن يكون توزيع المسام الدقيقة في مادة الفاصل بأكملها موحدا. تكون جزيئات القطب المستخدمة حاليا بشكل عام في حدود 10 ميكرون ، وقطر المسام بشكل عام 0.03-0.12um. حجم المسام الصغير جدا سيزيد من المقاومة ، وحجم المسام الكبير جدا سيجعل الأقطاب الموجبة والسالبة تتلامس بسهولة أو يتم ثقبها وقصر الدائرة بواسطة التشعبات. بشكل عام ، غشاء حجم المسام تحت الميكرون كاف لمنع المرور المباشر لجزيئات القطب. بالطبع ، لا يتم استبعاد بعض المشاكل مثل ماس كهربائى صغيرة ناتجة عن سوء معالجة سطح القطب والمزيد من الغبار.
المساميه
المسامية هي النسبة المئوية لحجم المسام في حجم فيلم المونومر ، والذي يرتبط بكثافة الراتنج الخام والفيلم. حجم المسامية له علاقة معينة بالمقاومة الداخلية ، ولكن لا يمكن مقارنة القيمة المطلقة للمسامية بين أنواع مختلفة من الأغشية مباشرة. تتراوح مسامية فاصل بطارية ليثيوم أيون الحالي بين 40٪ -50٪.
مقاومة للتنفس
من الناحية النظرية ، فإن الحجاب الحاجز ليس جزءا ضروريا من البطارية. سيتم إضافته لتلبية الإنتاج الصناعي في المستقبل. لذلك ، يحتاج الحجاب الحاجز إلى تلبية أداء مهم للغاية: لا يمكن أن يؤدي إلى تدهور الأداء الكهروكيميائي للبطارية ، والذي يتجلى بشكل أساسي في المقاومة الداخلية. يتم استخدام معلمتين لتقييم هذا الأداء:
رقم ماكمولين: النسبة بين مقاومة الحجاب الحاجز الذي يحتوي على المنحل بالكهرباء ومقاومة المنحل بالكهرباء نفسه. كلما كانت القيمة أصغر ، كان ذلك أفضل ، وقيمة بطارية ليثيوم أيون المستهلكة حوالي 8.
رقم Gurley: الوقت اللازم لحجم معين من الغاز ليمر عبر منطقة معينة من الحجاب الحاجز تحت ظروف ضغط معينة. يتناسب مع المقاومة الداخلية للبطارية المجمعة مع الحجاب الحاجز ، أي أنه كلما زادت القيمة ، زادت المقاومة الداخلية. ومع ذلك ، لا معنى لمقارنة أرقام Gurley لاثنين من الحجاب الحاجز المختلفين ، لأن هياكلهما المجهرية قد تكون مختلفة تماما ، لكن رقم Gurley من نفس النوع من الحجاب الحاجز يمكن أن يعكس حجم المقاومة الداخلية.
درجة الحرارة
درجة حرارة الخلية المغلقة: التفاعل الطارد للحرارة داخل التسخين الذاتي للبطارية أو الشحن الزائد أو ماس كهربائى خارجي للبطارية سيولد الكثير من الحرارة ، مما يتسبب في إغلاق المسام الدقيقة ، وبالتالي منع استمرار انتقال الأيونات وتشكيل دائرة مفتوحة ، والتي تلعب دورا في حماية البطارية ، درجة الحرارة عند إغلاق المسام هي درجة حرارة المسام المغلقة. ولكن بالنسبة للبطاريات الصغيرة ، فإن تأثير آلية الإغلاق الحراري محدود. بشكل عام ، PE هو 130-140 °C ، و PP هو 150 °C. من الأفضل أن يكون لديك درجة حرارة خلية مغلقة منخفضة.
تشير درجة حرارة تمزق الغشاء إلى التسخين الذاتي الداخلي للبطارية ، وتزيد دائرة القصر الخارجية من درجة الحرارة الداخلية للبطارية. بعد تجاوز درجة حرارة الإغلاق ، يتم حظر المسام الدقيقة لمنع تدفق التيار ، وترتفع درجة حرارة أداء الذوبان الساخن ، مما يتسبب في تمزق الحجاب الحاجز وقصر الدائرة الكهربية للبطارية. درجة الحرارة في وقت التمزق هي درجة حرارة التمزق. ارتفاع درجة حرارة التمزق أفضل.
قوة ثقب
بسرعة معينة (3-5 أمتار في الدقيقة) ، يتم ثقب إبرة بقطر 1 مم بدون حواف حادة مقابل الحاجز الثابت على شكل حلقة. تسمى القوة القصوى المطبقة على الإبرة لاختراق الحاجز قوة البزل . يمكن أن تمنع قوة الثقب الكافية التشعبات الليثيوم ونتوءات قطعة العمود من ثقب الحجاب الحاجز والتسبب في دوائر قصيرة. قيمة مقاومة البزل بشكل عام 300-500 جم. ومع ذلك ، فإن الطريقة المستخدمة في الاختبار مختلفة تماما عن حالة البطارية الفعلية. ليس من المعقول بشكل خاص مقارنة قوة الثقب لنوعي الفواصل مباشرة.
القوة الميكانيكية
تشير القوة الميكانيكية بشكل أساسي إلى قوة الشد للحجاب الحاجز ، ويمكن لقوة الشد الكافية أن تمنع الحجاب الحاجز من التشوه. ترتبط قوة الشد للحجاب الحاجز بعملية صنع الفيلم. عند استخدام التمدد أحادي المحور ، تختلف قوة الحجاب الحاجز في اتجاه التمدد عن تلك الموجودة في الاتجاه الرأسي ؛ عند استخدام التمدد ثنائي المحور ، سيكون اتساق الحجاب الحاجز في الاتجاهين متشابها. بشكل عام ، تشير قوة الشد بشكل أساسي إلى أن القوة الطولية يجب أن تصل إلى أكثر من 100 ميجابكسل ، ويجب ألا تكون القوة المستعرضة كبيرة جدا. الكثير سيؤدي إلى زيادة معدل الانكماش المستعرض. سيزيد هذا الانكماش من فرصة اتصال مصنعي بطاريات الليثيوم بالأقطاب الموجبة والسالبة.
تسلل
من أجل التأكد من أن المقاومة الداخلية للبطارية ليست كبيرة جدا ، يلزم ترطيب الحجاب الحاجز تماما بواسطة المنحل بالكهرباء المستخدم في البطارية. من ناحية ، ترتبط درجة قابلية البلل بمادة الحجاب الحاجز نفسها ، ومن ناحية أخرى ، يرتبط السطح والبنية المجهرية الداخلية للحجاب الحاجز ارتباطا وثيقا. تساعد قابلية البلل الأفضل على تحسين تقارب الحجاب الحاجز والكهارل ، وتوسيع سطح التلامس بين الحجاب الحاجز والكهارل ، وبالتالي زيادة التوصيل الأيوني ، وتحسين أداء الشحن والتفريغ وقدرة البطارية. يمكن قياس قابلية البلل عن طريق قياس معدل امتصاص السائل ومعدل الاحتفاظ بالسائل.
الاتساق
بسبب الاختلاف في عملية التحضير ، قد يكون اتساق الحجاب الحاجز مختلفا تماما. يشمل الاتساق الخصائص الذاتية مثل درجة حرارة الإغلاق ، وكذلك الاتساق الظاهر مثل اتساق الثقب وسمك الملاحظة تحت المجهر الإلكتروني. كلما زاد اتساق الحجاب الحاجز ، كانت الجوانب الأخرى للأداء أفضل.
الحجاب الحاجز آرو
