Í flóknu kerfinu af litíum rafhlöðum gegnir aðskilnaðurinn, þó að því er virðist áberandi, lykilhlutverk í afköstum rafhlöðunnar. Staðsett á milli bakskauts og rafskauta rafhlöðunnar, eru aðalaðgerðir aðskilnaðarins að koma í veg fyrir beina snertingu milli bakskauts og rafskauta, sem gæti leitt til skammhlaups, en samtímis leyfa litíumjónum að fara frjálslega í gegn við hleðslu og losun til að ljúka rekstrarhring rafhlöðunnar. Gæði frammistöðu aðskilnaðarins hefur bein áhrif á nokkra lykilafköst rafhlöðunnar, þar með talið orkuþéttleika, aflþéttleika, lífslíf og öryggi. Þessi grein mun kafa í afköstum litíum rafhlöðuskiljara í smáatriðum.
1. porosity og svitahola
Porosity og svitahola eru mikilvægar breytur til að meta árangur aðskilnaðar. Porosity vísar til fjölda eða hlutfalls örvara innan aðskilnaðarins. Hærri porosity veitir fleiri litíum jónaflutningsrásir, sem er til þess fallið að bæta hraða getu rafhlöðunnar, sem gerir rafhlöðunni kleift að viðhalda góðum afköstum við hleðslu og losun með miklum straumum. Að auki hjálpar mikil porosity við að auka raflausn votleika og jónflutningshraða og bæta þannig heildarafköst rafhlöðunnar.
Hins vegar er porosity ekki því meiri því betra. Óhóflega mikil porosity getur leitt til minnkaðs vélræns styrks skiljunarinnar, sem gerir það tilhneigingu til að sprunga við rafhlöðusamsetningu og notkun og hafa þar með áhrif á öryggi rafhlöðunnar og þjónustulífi. Þess vegna er nauðsynlegt að hámarka porosity en tryggja vélrænan styrk.
Hole stærð hefur svipað veruleg áhrif á afköst rafhlöðunnar. Svitaholur á viðeigandi hátt geta tryggt slétt litíum jónagöng en hindrað á áhrifaríkan hátt gang af bakskaut og rafskauta agnum og komið í veg fyrir skammhlaup. Ef svitahola er of stór getur það leitt til beinna snertingar á bakskaut og anode og kallar fram öryggismál; Óhóflega litlar svitaholur auka aftur á móti litíum jónaflutningsþol og draga úr hleðslu og afnám skilvirkni rafhlöðunnar. Ennfremur er samræming svitahola einnig áríðandi, þar sem ójafn svitahola getur valdið ójafnri dreifingu innan rafhlöðunnar, sem hefur áhrif á afköst og líftíma.
2. Þykkt
Þykkt aðskilnaðar er annar mikilvægur þáttur sem hefur áhrif á afköst rafhlöðunnar. Þynnri skilju geta dregið úr innri viðnám rafhlöðunnar, aukið litíum jónaflutningshraða og þar með aukið orkuþéttleika rafhlöðunnar og aflþéttleika. Að auki stuðla þunnar aðskilnaðarmenn til að draga úr þyngd rafgeymis og rúmmáli og bæta léttar rafhlöðu.
Hins vegar geta óhóflega þunnir aðskilnaðaraðilar haft áhrif á vélrænan styrk þeirra og hitauppstreymi. Undir utanaðkomandi öflum eða hitastigsbreytingum eru þunnir skilju viðkvæmir fyrir sprungum eða aflögun, sem leiðir til innri skammhlaups eða hitauppstreymisöryggisvandamála. Þess vegna er nauðsynlegt að lágmarka þykkt aðskilnaðarins en tryggja vélrænan styrk og hitauppstreymi.
3.. Efnafræðilegur stöðugleiki
Við rafhlöðuaðgerð kemst aðskilnaðurinn í snertingu við salta og bakskaut\/rafskautaverkefni. Þess vegna verður aðskilinn að búa yfir góðum efnafræðilegum stöðugleika, sem getur standast rof í salta og bregðast ekki við efnafræðilega með bakskautinu eða rafskautinu. Annars getur aðskilnaðurinn verið tærður eða brotinn niður, sem leiðir til minnkaðs afköst rafhlöðunnar eða jafnvel bilun.
Til að bæta efnafræðilegan stöðugleika aðskilnaðar er venjulega beitt yfirborðsbreytingum eða húðmeðferðum. Sem dæmi má nefna að húða pólýólefínskilju með keramikagnum eins og súrál eða kísil getur verulega aukið efnafræðilegan stöðugleika þess og háhitaárangur. Að auki er hægt að nota ígræðsluaðferðir til að setja vatnssækna eða vatnsfælna hópa á yfirborð skiljunarinnar, bæta bættanleika þess eða vatnsfælni með salta.
4.. Varma stöðugleiki
Hitastöðugleiki aðskilnaðar hefur veruleg áhrif á afköst rafhlöðunnar. Við óeðlilegar aðstæður, svo sem ofhleðslu eða ofhitnun, verður aðskilinn að viðhalda burðarvirkni til að koma í veg fyrir frekari snertingu við bakskaut og anode og koma í veg fyrir hitauppstreymi. Aðskilnaðar með góðum hitauppstreymi geta fljótt lokað svitahola við hátt hitastig og skorið af jónasendingagöngum og þar með aukið öryggi rafhlöðunnar.
Til að bæta hitastöðugleika aðskilnaðarins eru eftirfarandi aðferðir oft notaðar: Einn er að undirbúa aðskilnað frá háhitaþolnum efnum; Annað er að bæta logavarnarefnum eða ólífrænum fylliefni við skiljuna; Þriðja er að beita ferlum eftir meðferð eins og hitameðferð eða geislunartengingu.
Sem dæmi má nefna að háhitaþolin efni eins og pólýímíð (PI) og fjölkirtletónketón (PEEK) geta haldið uppbyggingu við hærra hitastig, í raun komið í veg fyrir innri skammhlaup við erfiðar aðstæður. Að auki geta keramikhúðaðir skiljuaðilar haldið uppbyggingu við háan hita og í raun komið í veg fyrir hitauppstreymi rafhlöðunnar og sprengingar.
5. Vætanleiki
Vætanleiki aðskilnaðarins vísar til getu salta til að bleyta yfirborð skiljanna. Góð vætanleiki gerir raflausninni kleift að bleyta aðskilnaðinn að fullu, draga úr litíum jónaflutningsþol og bæta afköst rafhlöðunnar. Vætanleiki hefur einnig áhrif á líf og öryggi rafhlöðunnar. Slæmt aðskildleiki getur komið í veg fyrir að salta bleyti aðskilnaðinn að fullu, sem hugsanlega leitt til lélegrar innri jónasendingar, sem hefur áhrif á hleðslu rafhlöðunnar og skilvirkni af losun og lífslífi. Ennfremur geta skilju með lélega vætanleika valdið staðbundinni ofhitnun við hleðslu og losun, aukið öryggisáhættu rafhlöðunnar.
Til að bæta vætanleika skiljanna eru eftirfarandi aðferðir oft notaðar: Einn er að velja aðskilnað með mikla porosity og viðeigandi svitahola; Annað er að framkvæma vatnssækna meðferð eða feld vatnssækin efni á yfirborð skilju; Þriðja er að hámarka raflausnarblöndu og samsetningu. Sem dæmi má nefna að húða pólýólefínskiljara með lag af vatnssæknum fjölliða eða ólífrænum oxíðagnum getur bætt vætanleika þess verulega með salta.
6. Vélrænn styrkur
Vélrænni styrkur skilju vísar til getu þess til að standast ytri krafta án þess að sprunga eða aflögun. Við rafhlöðusamsetningu og notkun verður aðskilnaðurinn að standast tog, þjöppun og aðra ytri krafta. Þess vegna verður aðskilinn að hafa nægjanlegan vélrænan styrk til að vera ósnortinn við notkun rafhlöðunnar og viðhalda stöðugu rafskautsbili.
Til að bæta vélrænan styrk skiljanna eru eftirfarandi aðferðir oft notaðar: Ein er að undirbúa aðskilnað úr hástyrkjum; Annað er að beita ferlum eftir meðferð eins og teygju eða samþjöppun á skiljuna; Þriðja er að bæta við styrkingarefni eða ólífræn fylliefni við skiljuna. Til dæmis geta fjöllaga samsettir skilju, sem sameina aðskilnað mismunandi efna og eiginleika, aukið verulega vélrænan styrk, hitauppstreymi og retardancy loga. Að auki geta keramikhúðuð skilju einnig bætt vélrænan styrk skiljunar að einhverju leyti.
7. Aðrar eignir
Til viðbótar við framangreinda eiginleika, verða litíum rafhlöðuskiljara einnig að hafa aðra eiginleika eins og gegndræpi gas og raflausnargetu. Gas gegndræpi vísar til getu aðskilnaðarins til að leyfa gasgöng. Við hleðslu og losun rafhlöðunnar er framleitt ákveðið magn af gasi. Ef gas gegndræpi aðskilnaðarins er lélegt geta þessar lofttegundir safnast innan rafhlöðunnar, aukið innri þrýsting og haft áhrif á öryggi rafhlöðunnar og endingartíma. Þess vegna verður aðskilinn að hafa ákveðið stig gegndræpi til að tryggja tímanlega gas loftræstingu við hleðslu og losun rafhlöðunnar.
Geta raflausnar vísar til getu skilju til að halda ákveðnu magni af salta við rafhlöðuaðgerð. Ef raflausnargeta aðskilnaðarins er léleg, getur salta leka eða gufað upp frá skiljunni, sem leiðir til lélegrar innri jónasendingar, haft áhrif á hleðslu rafhlöðu og losunar skilvirkni og lífslífi. Þess vegna verður aðskilnaðurinn að hafa góða raflausnargetu til að tryggja stöðugan afköst rafhlöðunnar við langvarandi notkun.
8. Niðurstaða og horfur
Í stuttu máli hefur afköst litíum rafhlöðuskiljanna veruleg áhrif á heildarafköst rafhlöðunnar og öryggi. Porosity, svitahola, þykkt, efnafræðilegur stöðugleiki, hitauppstreymi, vætanleiki og vélrænn styrkur eru árangursbreytur sem ákvarða sameiginlega gæði aðskilnaðarins. Með áframhaldandi öflugri eftirspurn eftir litíum rafhlöðum í atvinnugreinum eins og nýjum orkubifreiðum, orkugeymslukerfi og neytandi rafeindatækni eru afköst kröfur fyrir aðskilnað einnig sífellt háari.