Het effect en de invloed van het membraan op lithiumbatterijen | Aro-membraan



Het effect en de invloed van het membraan op lithiumbatterijen

dikte

De dikte is gerelateerd aan de interne weerstand, hoe dunner hoe kleiner de interne weerstand, om een hoog vermogen te bereiken bij het opladen en ontladen. Zo klein mogelijk onder een bepaalde mechanische sterkte, hoe dikker de leksterkte, hoe beter. Voor verbruikbare lithium-ionbatterijen wordt over het algemeen 25μm gebruikt als standaard voor de dikte van de separator. In de vorm van een toenemende vraag naar draagbare producten zijn membranen van 16μm en zelfs dunner echter begonnen te worden gebruikt in een breed scala aan toepassingen. Voor voedingsbatterijen maken de mechanische vereisten in het assemblageproces het vereiste membraan dikker, en veiligheidsprestaties zijn erg belangrijk voor voedingsbatterijen, en een dikker membraan betekent een betere veiligheid.

De uniformiteit van de dikte van het membraan is een bijzonder belangrijke kwaliteitsindicator, die rechtstreeks van invloed is op de uiterlijke kwaliteit en de interne prestaties van de membraanrol. Het moet strikt worden gecontroleerd tijdens het productieproces. In een sterk geautomatiseerde membraanproductielijn wordt de membraandikte automatisch gedetecteerd en geregeld door een zeer nauwkeurige online contactloze diktemeter en een snel feedbackcontrolesysteem. De dikte-uniformiteit van het membraan omvat longitudinale dikte-uniformiteit en laterale dikte-uniformiteit, waarvan de laterale dikte-uniformiteit bijzonder belangrijk is, en het is over het algemeen vereist om te worden gecontroleerd binnen ±1 micron.

Opening

Het separatormateriaal van de lithiumbatterij zelf heeft een microporeuze structuur en de verdeling van microporiën in het gehele separatormateriaal moet uniform zijn. De elektrodedeeltjes die momenteel worden gebruikt, zijn over het algemeen in de orde van 10 micron en de poriediameter is over het algemeen 0,03-0,12um. Een te kleine poriegrootte verhoogt de weerstand, een te grote poriegrootte zorgt ervoor dat de positieve en negatieve polen gemakkelijk contact maken of worden doorboord en kortgesloten door dendrieten. Over het algemeen is het submicron poriegroottemembraan voldoende om de directe doorgang van elektrodedeeltjes te voorkomen. Natuurlijk zijn sommige problemen zoals micro-kortsluiting veroorzaakt door slechte elektrode-oppervlaktebehandeling en meer stof niet uitgesloten.

Poreusheid

Porositeit is het volumepercentage van poriën in het volume van de monomeerfilm, dat gerelateerd is aan de dichtheid van de ruwe hars en de film. De grootte van de porositeit heeft een bepaalde relatie met de interne weerstand, maar de absolute waarde van de porositeit tussen verschillende soorten membranen kan niet direct worden vergeleken. De porositeit van de bestaande lithium-ion batterijscheider ligt tussen de 40%-50%.

Ademende weerstand

Theoretisch gezien is het diafragma geen noodzakelijk onderdeel van de batterij. Het zal worden toegevoegd om in de toekomst aan de industriële productie te voldoen. Daarom moet het membraan voldoen aan een zeer belangrijke prestatie: het kan de elektrochemische prestaties van de batterij niet verslechteren, wat zich voornamelijk manifesteert in de interne weerstand. Twee parameters worden gebruikt om deze prestaties te evalueren:

MacMullingetal: De verhouding tussen de weerstand van het membraan dat de elektrolyt bevat en de weerstand van de elektrolyt zelf. Hoe kleiner de waarde, hoe beter, en de waarde van een verbruiksartikelen lithium-ion batterij is ongeveer 8.

Gurley-getal: De tijd die nodig is om een bepaald volume gas onder bepaalde drukomstandigheden door een bepaald gebied van een membraan te laten gaan. Het is evenredig met de interne weerstand van de batterij die met het membraan is geassembleerd, dat wil zeggen, hoe groter de waarde, hoe groter de interne weerstand. Het is echter zinloos om eenvoudigweg de Gurley-getallen van twee verschillende diafragma's te vergelijken, omdat hun microstructuren volledig verschillend kunnen zijn, maar het Gurley-nummer van hetzelfde type diafragma kan goed de grootte van de interne weerstand weerspiegelen.

temperatuur

Gesloten celtemperatuur: Exotherme reactie in de batterij zelfverwarmend, overladen of extern kortsluiting van de batterij zal veel warmte genereren, waardoor de microporiën sluiten, waardoor de voortdurende overdracht van ionen wordt geblokkeerd en een open circuit wordt gevormd, wat een rol speelt bij het beschermen van de batterij , De temperatuur wanneer de poriën gesloten zijn, is de temperatuur van de gesloten porie. Maar voor kleine batterijen is het effect van het thermische uitschakelmechanisme beperkt. Over het algemeen is PE 130-140 °C en PP 150 °C. Het is beter om een lagere gesloten celtemperatuur te hebben.

Membraanbreuktemperatuur verwijst naar de interne zelfverwarming van de batterij en een externe kortsluiting verhoogt de interne temperatuur van de batterij. Nadat de sluittemperatuur is overschreden, worden de microporiën geblokkeerd om de stroomstroom te blokkeren en stijgt de temperatuur van de smeltprestaties verder, waardoor het membraan scheurt en de batterij kortsluiting veroorzaakt. De temperatuur op het moment van breuk is de breuktemperatuur. Een hogere breuktemperatuur is beter.

Leksterkte

Bij een bepaalde snelheid (3-5 meter per minuut) wordt een naald met een diameter van 1 mm zonder scherpe randen tegen het ringvormige vaste septum doorboord. De maximale kracht die op de naald wordt uitgeoefend om het septum te penetreren, wordt de punctiesterkte genoemd . Voldoende punctiesterkte kan voorkomen dat lithiumdendrieten en paalstuk bramen het diafragma doorboren en kortsluiting veroorzaken. De lekweerstandswaarde is over het algemeen 300-500g. De methode die in de test wordt gebruikt, verschilt echter sterk van de werkelijke batterijsituatie. Het is niet bijzonder redelijk om de leksterkte van de twee soorten separatoren rechtstreeks te vergelijken.

Mechanische sterkte

Mechanische sterkte verwijst voornamelijk naar de treksterkte van het membraan en voldoende treksterkte kan voorkomen dat het membraan vervormt. De treksterkte van het diafragma is gerelateerd aan het filmproductieproces. Wanneer uniaxiale stretching wordt gebruikt, verschilt de sterkte van het diafragma in de strekrichting van die in de verticale richting; wanneer biaxiale stretching wordt gebruikt, zal de consistentie van het diafragma in de twee richtingen vergelijkbaar zijn. Over het algemeen verwijst de treksterkte er voornamelijk naar dat de longitudinale sterkte meer dan 100 MP moet bereiken en dat de dwarssterkte niet te groot mag zijn. Te veel zal leiden tot een toename van de transversale krimpsnelheid. Deze krimp vergroot de kans dat fabrikanten van lithiumbatterijen in contact komt met de positieve en negatieve elektroden.

Infiltratie

Om ervoor te zorgen dat de interne weerstand van de batterij niet te groot is, is het vereist dat het membraan volledig kan worden bevochtigd door de elektrolyt die in de batterij wordt gebruikt. Aan de ene kant is de mate van bevochtigbaarheid gerelateerd aan het membraanmateriaal zelf, en aan de andere kant zijn het oppervlak en de interne microstructuur van het membraan nauw met elkaar verbonden. Een betere bevochtigbaarheid is bevorderlijk voor het verbeteren van de affiniteit van het membraan en de elektrolyt, het uitbreiden van het contactoppervlak tussen het membraan en de elektrolyt, waardoor de iongeleidbaarheid toeneemt en de laad- en ontlaadprestaties en capaciteit van de batterij worden verbeterd. De bevochtigbaarheid kan worden gemeten door de vloeistofabsorptiesnelheid en vloeistofhoudsnelheid te meten.

consistentie

Vanwege het verschil in het bereidingsproces kan de consistentie van het diafragma heel anders zijn. Consistentie omvat zelfkenmerken zoals sluitingstemperatuur, evenals schijnbare consistentie zoals de consistentie van het gat en de dikte van de waarneming onder de elektronenmicroscoop. Hoe hoger de consistentie van het diafragma, hoe beter de andere aspecten van de prestaties.
Aro-membraan