سلامة الطاقة: أفهم كيف يرافق الحجاب الحاجز

ଲେଖକ: ଆଇଫ୍ଲୋପାୱାର - Draagbare kragstasie verskaffer

اليوم، أصبحت بطاريات الليثيوم أيون منتجات 3C (الكمبيوتر، والاتصالات، واستهلاك الإلكترونيات) الأجهزة الأكثر شيوعا للطاقة، والقدرة العالية، وأداء الشحن والتفريغ المستقر لديها عمر خدمة طويل، وكان دائما السعي وراء بطاريات الليثيوم أيون، والمستهلكين بطارية الليثيوم أيون التوقعات. إن مادة الحجاب الحاجز هي المفتاح لهذه المساعي والتوقعات. أولاً، يتكون الحجاب الحاجز بإحكام من خمسة أجزاء: مادة القطب الموجب، ومادة الأوجانت، والإلكتروليت، والحجاب الحاجز، ومادة العبوة.

يتم عزل الفاصل إلكترونيًا بين القطبين الموجب والسالب، ويعد استخدام قناة هجرة الأيونات الدقيقة مادة أساسية تضمن سلامة نظام البطارية وتؤثر على أداء البطارية. على الرغم من أن الحجاب الحاجز لا يشارك في تفاعل القطب، إلا أنه يؤثر على عملية حركية البطارية، ويحدد الشحن والتفريغ، وعمر الدورة، وتكبير البطارية. في السنوات الأخيرة، أبدى الباحثون والشركات ذات الصلة اهتمامًا قويًا بالبحث والتطوير في مجال مواد الحجاب الحاجز وتكنولوجيا الصناعة.

وفقا لنظام التحلل عبر الإنترنت الحاصل على براءة اختراع من الأكاديمية الصينية للعلوم، فإن بطارية الليثيوم أيون الصينية، والحجاب الحاجز هو الكلمة الأساسية، وطلب براءة الاختراع هو 2106 (اعتبارًا من سبتمبر 2015)، والذي تم ترخيصه ليمثل 51.19٪، و1078 براءة اختراع. أخذ البولي ايثيلين الصيني، الحجاب الحاجز، البولي بروبيلين، الحجاب الحاجز، السيراميك، الحجاب الحاجز، التعديل، الحجاب الحاجز، واسترجاع 419، 415، 390، 272 البنود، ونسب الترخيص هي 44.

4%، 42.4%، 32.0 على التوالي.

%، 33.1%، براءات الاختراع الفعلية هي 186،176، 125،90 على التوالي. اكتشاف.

في السنوات الأخيرة، أصبح هناك قاموس ساخن للبحث والتطوير والنطاق التقني للتكنولوجيا، والأمن العالي، والمواد الجديدة، والسيراميك، والطلاء وتحسين قابلية البلل، وما إلى ذلك. وفي الوقت نفسه، خلال العقد الماضي، وخاصة خلال السنوات الخمس الأخيرة، تسارعت وتيرة طلبات الحصول على براءات الاختراع المتعلقة بالغشاء المدفون. ثانياً، الحجاب الحاجز الوظيفي للفاصل الكهربائي الليثيوم موجود في بطارية Isoonic.

تتمثل الوظيفة في جانبين: أولاً، توفير الأمان للبطارية. مادة الحجاب الحاجز لا تمتلك أولاً خصائص عزل جيدة، والدائرة القصيرة التي تحدث عندما يتعرض القطب الموجب والسالب للدائرة القصيرة أو النتوءات والجسيمات والأشواك الشجرية. لذلك، فإن الحجاب الحاجز لديه امتداد معين، وقوة ثقب، وليس من السهل تمزيقه.

ويتم الحفاظ بشكل أساسي على استقرار الحجم تحت ظروف درجة الحرارة العالية للانفجار، ولن تذوب الدائرة القصيرة والحرارية الكبيرة خارج البطارية. الثاني هو توفير بطارية بديلة لتحقيق وظيفة الشحن والتفريغ، وقناة الثقب الدقيقة لأداء التكبير. لذلك، لا يحتوي الحجاب الحاجز على فيلم ذو مسامية أعلى ومتوسط ​​توزيع مسامي دقيق.

المادة نفسها مميزة وتكوين الفيلم يشكل هجرة أيونات الليثيوم في البطارية، ومعلمات أداء البطارية هي التوصيل الأيوني. ثالثًا، ينعكس تأثير الفاصل الكهربائي لليثيوم في توفير الأمان للبطارية من الخصائص الأساسية لمواد تصنيع الحجاب الحاجز. تحدد متطلبات السلامة أن الحجاب الحاجز يتمتع بعزل ممتاز وقوة ميكانيكية واستقرار كيميائي واستقرار كهروكيميائي واستقرار حراري.

ولذلك فإن مادة تصنيع الحجاب الحاجز لا يمكن أن تكون جيدة إلا من العازلة، ولها خصائص جيدة لتكوين الفيلم، وخصائص ميكانيكية، وسهلة الإنتاج من البوليمرات ومركباتها. في الوقت الحاضر، المواد السائدة التي يتم تسويقها تجارياً هي الأغشية الدقيقة المسامية المصنوعة من البولي بروبيلين والأغشية الدقيقة المسامية المصنوعة من البولي إيثيلين، وتطوير مواد مثل الفيلم المركب من جزيئات السيراميك غير المنسوجة، ومواد مثل البولي إيميد (PI)، وما إلى ذلك. يتم تحقيق بطارية البطارية من خلال بناء الحجاب الحاجز وخصائص البنية الدقيقة.

هناك أيضًا بعض السمات المتأصلة في المادة نفسها والتي تؤثر على هذا الأداء. يتم تحديد متطلبات أيونات الليثيوم بحيث يتمتع الحجاب الحاجز بقابلية جيدة للبلل للإلكتروليت، حيث يتم امتصاصه فقط ويحتفظ بالكمية المناسبة من الإلكتروليت في بنية مسام الحجاب الحاجز لتحقيق الهجرة المؤينة والتشغيل الطبيعي، كما أن القطب مستقطب للغاية. يحدث.

إن البنية الدقيقة للحجاب الحاجز، مثل الفتحة وتوزيعها، والمسامية، ومرور الهواء (قيمة جورلي)، والاستقرار الأبعادي، وعوامل أخرى تتعلق بموصلية الأيونات، تؤثر بشكل كبير على أداء البطارية. مع التحسين المستمر لسلامة البطارية، انتبه لسلامة البطارية، وتستمر متطلبات شركات البطاريات فيما يتعلق بسلامة الحجاب الحاجز في الازدياد، وفي استخدام بعض البطاريات النموذجية الخاصة، تمت زيادة الحاجة إلى نسبة الانكماش الحراري لمادة الحجاب الحاجز إلى 180 درجة مئوية لمدة 60 دقيقة. بعد الانكماش بنسبة تقل عن 2%، تحافظ بعض شركات البطاريات الأجنبية على غشاء مستقر في أبعاد منطقة درجة الحرارة 250-300 درجة مئوية.

سمك الحجاب الحاجز بالطبع، كلما كان أقل، كلما كانت السلامة أفضل. أما بالنسبة لبطارية اللف، فكلما كان سمك الحجاب الحاجز أرق، كلما كان خرج البطارية أكثر، مما يترك مساحة أكبر لمادة القطب، ويقلل من عدم محاذاة عملية لف القطب. ومع ذلك، إذا تم التركيز على سمك غطاء واحد فقط، فسوف يتأثر الأداء الميكانيكي، ويصبح أكثر عرضة للجسيمات الكبيرة، والنتوءات القطبية، والتغصنات، مما يؤدي إلى انخفاض عامل أمان البطارية.

يوجد همس أقل للبطارية المصفحة، والتي ليست عالية لمتطلبات السُمك. مع التنوع المتزايد لمواد بطارية الليثيوم أيون، يتم تحديد الاستخدام والسعة والشكل ومتطلبات أداء الحجاب الحاجز والمؤشرات الفنية أيضًا، كما أصبح فهم شركة المعالجة للحجاب الحاجز أكثر عمقًا. ومع ذلك، لا يوجد مثل هذا الحجاب الحاجز في جميع المعايير التقنية.

لذلك، عند اختيار غشاء البطارية، يجب التركيز على الأداء الذي يجب التركيز عليه، أيهما أفضل: السلامة، أم أداء الطاقة، أم العمر الافتراضي؟ تختلف أنواع البطاريات المستخدمة باختلاف تصميمها وفئات استخدامها. تقارير ذات صلة بالمعايير الفنية المختلفة للحجاب الحاجز. 4. يتم تطوير الأغشية المدمجة لبطارية الليثيوم بشكل مسطح، ويتم إضافة تعديل سطح البولي أوليفين إلى خصائص غشاء البولي أوليفين أحادي الطبقة، ومقاومة درجات الحرارة العالية، أو تجميعها.

يعد الحجاب الحاجز المركب الذي يتمتع بأداء أكثر تميزًا اتجاهًا بحثيًا رئيسيًا للفاصلات عالية الأداء. تتضمن العمليات المستخدمة بشكل شائع حاليًا الطلاء، وطلاء الغمس، والرش، والطلاء المركب، وما إلى ذلك. هناك بيان بحثي لطلاء مادة إستر البولي أريل على غشاء البولي إيثيلين لتشكيل غشاء مركب من راسب بوليمر مسامي.

نظرًا لأن البولي أريلات يتمتع بمقاومة جيدة للحرارة، يتم زيادة درجة حرارة ذوبان الحجاب الحاجز المركب إلى أكثر من 180 درجة مئوية. من خلال طلاء الغمس، يتم تطبيق بولي أمين على غشاء البولي إيثيلين، والغشاء المعدل الناتج له أداء امتصاص أعلى للإلكتروليت، مما يحسن بشكل فعال أداء دورة التكبير العالية للحجاب الحاجز. تم تعديل غشاء البولي أوليفين باستخدام خليط من PVDF / SiO2، وتم تزويد الغشاء المركب في وقت واحد بأداء السائل الإلكتروني الأصلي من PVDF ومقاومة درجات الحرارة العالية من SiO2، وتم الوصول إلى البطارية الأيونية عند تكبير التفريغ 2C، ووصلت كفاءة الشحن والتفريغ إلى 94٪.

2، غشاء مركب من البولي أوليفين والسيراميك غشاء عضوي من البولي أوليفين وله خصائص ميكانيكية أفضل وتكلفة منخفضة، ولكن هناك نقص في الاستقرار الحراري، والأب، وما إلى ذلك، لذلك كأغشية البطارية، يجب تحسين الأداء الأمني. لذلك، فإن العملية التي يتم بها إنتاج الفيلم المركب هي عن طريق طلاء جزيئات السيراميك غير العضوية على الحجاب الحاجز العضوي من البولي أوليفين.

على الرغم من أن تأثير الطلاء السيراميكي يعطي أداءً أفضل للبطارية، إلا أن البحث والتقييم الأكثر تعمقًا يمكن أن يؤدي إلى استنتاجات نهائية، ولكن هذه التكنولوجيا كانت وشيكة في العديد من شركات الحجاب الحاجز وشركات البطاريات، وتم الترويج لها. في فيلم مركب السيراميك البوليمري، توفر مادة الغشاء العضوي المسامي المصنوع من البولي أوليفين المرونة اللازمة لتلبية متطلبات عملية تجميع البطارية. تشكل الجزيئات الخزفية غير العضوية هيكلًا صلبًا في الفيلم المركب، ويتقلص الفاصل التنبيهي أو حتى يذوب في ظل ظروف درجات الحرارة العالية لتحسين سلامة البطارية.

يتمتع اللاصق بتأثير محكم على خصائص السطح وبنية المسام والقوة الميكانيكية للفيلم المركب الخزفي. يعمل فيلم المركب البوليمري الخزفي على زيادة الاستقرار الحراري وامتصاص رطوبة الإلكتروليت للفاصل البوليكهربائي إلى حد ما، ولكن المشكلة القصوى في مثل هذه التقنيات المركبة هي أن الطور الخزفي ضعيف والتركيبة العضوية ضعيفة. تساقط السيراميك (ظاهرة المسحوق).

ومن خلال التنظيم المعقول لكمية أي منهما، يتم قذف الجزيئات الخزفية غير العضوية مسبقًا في محلول تشكيل الفيلم بواسطة تقنية المركب الموضعي، ويمكن التخفيف إلى حد ما من عمليات معالجة الحجاب الحاجز بواسطة تقنيات التمدد الرطب ثنائي الاتجاه أو طرق الغزل الكهربائي. هذه الظاهرة. غشاء البولي أوليفين هو عبارة عن منتج غشاء مركب، ويتم تمديد غشاء البولي أوليفين بسهولة إلى ثقب يتم فيه تمديد غشاء البولي أوليفين بسهولة إلى ثقب، ويتم تحسين سلامة الفاصل، ويتم تحسين الخصائص مثل الفاصل.

في السابق، كانت ستظل تحتل حصة سوقية مهمة. 3. يتم تقسيم نظام المواد الجديد إلى فواصل معدلة من البولي أوليفين وأغشية مواد جديدة وفقًا للمواد المستخدمة. ومن بينها، تشمل المواد الجديدة غشاء الفلوروبوليمر، غشاء السليلوز، غشاء البولي إيميد (PI)، غشاء من نوع البوليستر (PET) وغيرها من غشاء مركب السيراميك البوليمري، وما إلى ذلك.

(1) يشير غشاء الفلوروبوليمر بشكل وثيق إلى مادة غشاء PVDF. من زاوية المادة، يمكن تقسيمها إلى ثلاث فئات من البوليمرات الفردية والبوليمرات المتعددة والمجمعات العضوية غير العضوية. يشتمل البوليمر الفردي الأكثر استخدامًا على PVDF وP (VDF-HFP) (بولي فينيلدين فلوريد-هكسافلوروبروبين> وP (VDF-TRFE) (بولي فينيلدين فلوريد).

بالمقارنة مع مادة غشاء البولي أوليفين، يحتوي غشاء مادة الفلوروبوليمر على قطبية أقوى وثابت عازل أعلى، مما يعزز بشكل كبير من أبوة الفاصل، ويساهم في تأين ملح الليثيوم. بالإضافة إلى ذلك، فإن طريقة تشكيل هذه المواد متنوعة، مثل طريقة الصب، والغزل الكهربائي، والضغط الساخن، وما إلى ذلك، مما يساعد على تنظيم المسامية.

(2) أداء بطارية غشاء السليلوز مماثل لأداء بطارية غشاء البولي أوليفين، ولكن مواردها غنية ومتجددة. في نفس الوقت، تكون درجة حرارة التحليل الأولية للمادة السليلوزية عالية (270 درجة مئوية)، والاستقرار الحراري أكثر وضوحًا من مادة البولي أوليفين. إن أداء الشحن والتفريغ السريع لمواد السليلوز في الاستخدام المبكر ممتاز، ولكن هناك ظاهرة التفريغ الذاتي، وأداء الدورة غير مستقر، ومقاومة البطارية ليست كافية.

يستخدم الطلاب السليلوز غير المنسوج كركيزة، وP (VDF-HFP) عبارة عن طلاء، ويتم تصنيع الحجاب الحاجز المركب من السليلوز / PVDF، والسائل مميز لفيلم PP التقليدي. الاستقرار الحراري كبير. يرقي.

(3) محتوى جوهر طريقة العملية الجديدة هو اثنان: الأول، نظام المواد الجديد، والثاني هو عملية معالجة التصنيع. في ظل اتباع نهج عملية فعال، لا يمكن للمواد الجيدة أن تكون منتجًا مقبولًا على نطاق واسع. الطريقة التقليدية لإعداد أغشية البولي أوليفين هي الطريقة الجافة والرطبة.

ومع ذلك، تم تطوير فاصل البولي أوليفين في اتجاه أرق لتلبية متطلبات أداء بطارية أيون الليثيوم 3C، وهي نقطة دخول رئيسية كبيرة لتحسين أداء الحجاب الحاجز. إن طريقة التحضير النسبي وعملية الطلاء والمعدات المستخدمة في غشاء البولي أوليفين المعدل ناضجة للغاية. يتم استخدامه لإجراء تعديل طلاء غشاء البولي أوليفين، مما يمكن أن يحسن مقاومة الحرارة لغشاء البولي أوليفين وقابلية البلل للإلكتروليت.

في الوقت الحاضر، تركز العديد من وحدات البحث والمصنعين في الداخل والخارج على البحث والتطوير على أغشية الطلاء السيراميكي. باختصار، مع زيادة مادة الحجاب الحاجز، أصبحت عملية التحضير ناضجة بشكل متزايد، وأعتقد أنه في أوجه القصور، والأمن العالي لطلب الاستهلاك، فإن الحجاب الحاجز الجديد المقاوم للحرارة القوية سينجح، والتأثير بعيد المدى على حياتنا.