Stroomveiligheid: Ik begrijp hoe het membraan begeleidt

Auteur: Iflowpower – Leverancier van draagbare energiecentrales

Tegenwoordig zijn lithium-ionbatterijen 3C-producten (Computer, Communicatie en Consumentenelektronica) geworden. De meest voorkomende energie-apparaten, hoge capaciteit, stabiele laad- en ontlaadprestaties en een lange levensduur, zijn altijd de zoektocht naar lithium-ionbatterijen geweest en de verwachting van consumenten van lithium-ionbatterijen. Het materiaal van het diafragma is de sleutel tot deze doelstellingen en verwachtingen. Ten eerste bestaat het membraan strak uit vijf delen: positief elektrodemateriaal, een augantmateriaal, een elektrolyt, een membraan en een behuizingsmateriaal.

De separator is elektronisch geïsoleerd tussen de positieve en negatieve polen. Het gebruik van het microporeuze kanaal voor ionenmigratie is een belangrijk materiaal dat de veiligheid van het batterijsysteem garandeert en de prestaties van de batterij beïnvloedt. Hoewel het membraan niet deelneemt aan de elektrodereactie, heeft het wel invloed op het kinetische proces van de batterij en bepaalt het het opladen en ontladen, de levensduur en de vergroting van de batterij. De laatste jaren hebben onderzoekers en aanverwante bedrijven veel belangstelling voor onderzoek en ontwikkeling van membraanmaterialen en industriële technologie.

Volgens het gepatenteerde online-ontledingssysteem van de Chinese Academie van Wetenschappen is het diafragma het sleutelwoord van de Chinese lithium-ionbatterij en is de patentaanvraag 2106 (vanaf september 2015), die 51,19% van de patenten vertegenwoordigt, en 1078 patenten. Als we Chinees polyethyleen, diafragma, polypropyleen, diafragma, keramiek, diafragma, modificatie, diafragma nemen, dan worden er 419, 415, 390, 272 items opgehaald en zijn de autorisatieverhoudingen 44.

respectievelijk 4%, 42,4% en 32,0.

%, 33,1%, effectieve patenten zijn respectievelijk 186.176 en 125.90. Ontdekking.

De laatste jaren is de hotglossary van onderzoek en ontwikkeling en de technische reikwijdte van de technologie, hoge veiligheid, nieuwe materialen, keramiek, coating en verbetering van de bevochtigbaarheid, enz. toegenomen. Tegelijkertijd is het aantal patentaanvragen met betrekking tot het begraven membraan in het laatste decennium, en met name in de laatste vijf jaar, versneld. Ten tweede bevindt het functionele membraan van de lithium-elektrische scheider zich in de Isoonische batterij.

De functie heeft twee aspecten: Ten eerste biedt het beveiliging aan de batterij. Ten eerste heeft het membraanmateriaal geen goede isolerende eigenschappen en kan er kortsluiting ontstaan ​​wanneer de positieve en negatieve elektrode worden blootgesteld aan de kortsluiting of bramen, deeltjes en dendritische doornen. Daarom heeft het diafragma een bepaalde rek, priksterkte en scheurt het niet gemakkelijk.

En in principe blijft de grootte stabiel onder de hoge temperaturen van de uitbarsting, en het grote gebied van de kortsluiting en de thermische uitstroom van de batterij zal niet smelten. De tweede is om een ​​alternatieve batterij te leveren om de laad- en ontlaadfunctie te realiseren, het micro-gatkanaal van de vergrotingsprestaties. Het diafragma heeft daarom geen film met een hogere porositeit en een gemiddelde microporeuze verdeling.

Het materiaal zelf is kenmerkend en de filmvorming van de film vormt de migratie van lithiumionen in de batterij, en de prestatieparameters van de batterij zijn ionische geleidbaarheid. Ten derde wordt het effect van de lithium-elektrische scheiding op de veiligheid van de batterij weerspiegeld in de basiseigenschappen van de materialen waarvan het membraan is gemaakt. Veiligheidseisen bepalen dat het membraan een uitstekende isolatie, mechanische sterkte, chemische stabiliteit, elektrochemische stabiliteit en thermische stabiliteit heeft.

Daarom kan het materiaal waarvan het membraan wordt gemaakt alleen goed isolerend zijn en goede filmvormende eigenschappen, mechanische eigenschappen en gemakkelijk te produceren polymeren en hun composieten hebben. Momenteel zijn de meestgebruikte commerciële materialen microporeuze polypropyleenmembranen en microporeuze polyethyleenmembranen, evenals ontwikkelingsmaterialen zoals composietfolie van niet-geweven keramische deeltjes en materialen zoals polyimide (PI), enz. De batterij van de batterij wordt bereikt door de constructie van het membraan en de microporeuze structuureigenschappen.

Er zijn ook enkele inherente eigenschappen van het materiaal die deze prestaties beïnvloeden. De vereisten voor lithiumionen zijn dat het membraan een goede bevochtigbaarheid heeft voor de elektrolyt, omdat het alleen de juiste hoeveelheid elektrolyt in de poriënstructuur van het membraan absorbeert en vasthoudt om de geïoniseerde migratie en normale werking te bereiken, en dat de elektrode extreem gepolariseerd is. voorkomen.

De microstructuur van het diafragma, zoals de opening en de verdeling ervan, porositeit, luchtdoorlaat (Gurley-waarde), dimensionale stabiliteit en andere factoren die verband houden met ionengeleiding, hebben een aanzienlijke invloed op de prestaties van de batterij. Naarmate de batterijveiligheid voortdurend wordt verbeterd, besteden we veel aandacht aan de batterijveiligheid. De eisen van batterijbedrijven op het gebied van membraanveiligheid worden steeds strenger. Bij het gebruik van bepaalde speciale batterijmodellen is de noodzaak voor een krimpverhouding van het membraanmateriaal verhoogd tot 180 °C gedurende 60 minuten. Na een krimp van minder dan 2% handhaven sommige buitenlandse batterijbedrijven zelfs een stabiel membraan bij een temperatuurzone van 250-300 °C.

De dikte van het membraan is uiteraard van belang: hoe dunner, hoe beter de veiligheid. Wat de wikkelbatterij betreft, geldt: hoe dunner de dikte van het membraan, hoe meer output de batterij heeft, hoe meer ruimte er overblijft voor het elektrodemateriaal en hoe minder kans er is op verkeerde uitlijning van het poolwikkelproces. Als echter slechts één flap de dikte benadrukt, worden de mechanische prestaties beïnvloed. De flap is gevoeliger voor grote deeltjes, polaire bramen en dendrieten, wat resulteert in een lage veiligheidsfactor voor de batterij.

Er is minder gefluister van de gelamineerde batterij, wat niet hoog is voor de diktevereisten. Naarmate de diversiteit aan materialen voor lithium-ionbatterijen toeneemt, worden ook het gebruik, de capaciteit, de vorm, de eisen aan de prestaties van het membraan en de technische indicatoren vastgelegd. Bovendien verdiept het verwerkingsbedrijf zijn kennis van het membraan ook. Er bestaat echter geen dergelijk membraan in alle technische parameters.

Daarom moet bij het selecteren van het diafragma voor de batterij, het worden gefocust, en welke prestatie moet worden benadrukt, wat is veiligheid, vermogensprestatie of levensduur? Volgens batterijontwerp en gebruikscategorie, zijn de gebruikte typen ook verschillend. Relevante rapporten over verschillende technische parameters van membranen. Prestaties van lithium-elektrische membranen en verschillende commerciële membraanprestatieparameters 4, compacte lithium-batterijmembranen worden planair ontwikkeld en de oppervlaktemodificatie van polyolefine wordt toegevoegd aan of samengesteld uit de kenmerken van de kenmerken zoals een enkellaags polyolefinemembraan en hoge temperatuurbestendigheid.

Een composietmembraan met uitstekende prestaties is een belangrijke onderzoeksrichting voor hoogwaardige separatoren. Momenteel veelgebruikte processen zijn onder andere coaten, dompelen, spuiten, composieten, etc. Er is een onderzoeksverklaring over het coaten van een polyarylestermateriaal op een PE-membraan om een ​​samengesteld membraan van een poreus polymeerprecipitaat te vormen.

Omdat het polyarylaat een goede hittebestendigheid heeft, wordt de smelttemperatuur van het composietmembraan verhoogd tot meer dan 180 °C. Door middel van dipcoating wordt een polyaminer op het PE-membraan aangebracht, waardoor het verkregen gemodificeerde membraan een hogere adsorptie-elektrolytprestatie heeft, waardoor de prestaties van het membraan bij hoge vergrotingscycli effectief worden verbeterd. Het polyolefine-membraan werd aangepast met een mengsel van PVDF/SiO2 en het composietmembraan werd tegelijkertijd voorzien van de ouder-e-vloeistofprestaties van PVDF en de hoge temperatuurbestendigheid van SiO2. De ionische batterij werd bereikt bij een ontladingsvergroting van 2C en de laad- en ontladingsefficiëntie bereikte 94%.

2, polyolefine-keramiek composietmembraan polyolefine organisch membraan en hebben betere mechanische eigenschappen en lage kosten, maar er is onvoldoende in termen van thermische stabiliteit, ouder, enz., dus als batterijmembranen, de veiligheidsprestaties moeten worden verbeterd. Het proces waarbij de composietfolie wordt geproduceerd, bestaat daarom uit het coaten van anorganische keramische deeltjes op het polyolefine-organische diafragma.

Hoewel de impact van keramische coatings de prestaties van batterijen verbetert, kunnen diepgaander onderzoek en evaluatie leiden tot definitieve conclusies. Toch staat deze technologie al lang op de agenda bij veel membraan- en batterijbedrijven en is deze al gepromoot. In de polymeerkeramische composietfolie zorgt het polyolefine organische microporeuze membraanmateriaal voor flexibiliteit om te voldoen aan de eisen van het batterijassemblageproces. Anorganische keramische deeltjes vormen een stijf skelet in de composietfolie en de waarschuwingsseparator krimpt of smelt zelfs bij hoge temperaturen om de veiligheid van de batterij te verbeteren.

De lijm heeft een sterke invloed op de oppervlakte-eigenschappen, de poriënstructuur en de mechanische sterkte van de keramische composietfolie. De polymeer-keramische composietfilm verhoogt de thermische stabiliteit en de vochtopname van de elektrolyt van de polyelektrische separator in zekere mate, maar het grootste probleem bij dergelijke composiettechnologieën is dat de keramische fase zwak is en de organische combinatie zwak is. Keramiek valt eraf (poederfenomeen).

Door een redelijke regeling van de hoeveelheid van een van beide worden de anorganische keramische deeltjes vooraf in de filmvormende oplossing uitgeworpen door de in-situ composiettechniek, en kunnen de procesprocessen van het diafragma door natte tweerichtingsrektechnieken of elektrospinmethoden tot op zekere hoogte worden verlicht. Dit fenomeen. Het polyolefinemembraan is een samengesteld membraanproduct en het polyolefinemembraan kan eenvoudig in een gat worden uitgerekt, waardoor de veiligheid van de separator wordt verbeterd en de eigenschappen van de separator worden verbeterd.

Vroeger zou het nog steeds een belangrijk marktaandeel innemen. 3. Het nieuwe materiaalsysteem is onderverdeeld in polyolefine-gemodificeerde scheiders en nieuwe materiaalmembranen, afhankelijk van de gebruikte materialen. Nieuwe materialen zijn onder meer fluorpolymeermembranen, cellulosemembranen, polyimide (PI)-membranen, polyester (PET)-achtige membranen en andere polymeerkeramische composietmembranen, enz.

(1) Het fluorpolymeermembraan verwijst strak naar een PVDF-membraanmateriaal. Vanuit het materiaalperspectief kan het worden onderverdeeld in drie categorieën: enkelvoudige polymeren, multipolymeren en organische anorganische complexen. De meest gebruikte enkelvoudige polymeren zijn PVDF, P (VDF-HFP) (polyvinylideenfluoride-hexafluorpropeen) en P (VDF-TRFE) (polyvinylideenfluoride).

Vergeleken met het polyolefine-membraanmateriaal bevat het fluorpolymeermembraanmateriaal een sterkere polariteit en een hogere diëlektrische constante, wat de ouderlijkheid van de separator aanzienlijk verbetert en bijdraagt ​​aan de ionisatie van het lithiumzout. Bovendien zijn de gietmethoden voor dergelijke materialen divers, zoals de gietmethode, elektrospinnen, warmpersen, enz., wat bevorderlijk is voor de regulerende porositeit.

(2) De batterijprestaties van het cellulosemembraan zijn vergelijkbaar met die van het polyolefinemembraan, maar de hulpbronnen ervan zijn rijk en hernieuwbaar. Tegelijkertijd is de initiële analysetemperatuur van het cellulosemateriaal hoog (270 °C) en is de thermische stabiliteit duidelijker dan die van het polyolefinemateriaal. De snelle laad- en ontlaadprestaties van cellulosematerialen zijn in het begin uitstekend, maar er is sprake van zelfontlading, de cyclusprestaties zijn niet stabiel en de batterijweerstand is niet voldoende.

Studenten hebben een non-woven cellulose als substraat, P (VDF-HFP) is een coating en het cellulose/PVDF composiet diafragma is gemaakt, en de vloeistof is anders dan de conventionele PP-folie. De thermische stabiliteit is groot. bevorderen.

(3) De inhoud van de kern van het nieuwe procesmethodemembraan is tweeledig: ten eerste het nieuwe materiaalsysteem, ten tweede het proces van industrialisatieverwerking. Als we een efficiënte procesbenadering buiten beschouwing laten, kunnen goede materialen geen algemeen geaccepteerd product zijn. De conventionele bereidingsmethode voor polyolefinemembranen is droog en nat.

De polyolefineseparator is echter dunner ontwikkeld om te voldoen aan de prestatievereisten van de 3C lithium-ionbatterij, wat een belangrijk instappunt is om de prestaties van het membraan te verbeteren. De relatieve bereidingsmethode, het coatingproces en de apparatuur van het polyolefine-gemodificeerde diafragma zijn zeer volwassen. Het wordt gebruikt om de coatingmodificatie van het polyolefinemembraan aan te brengen, waardoor de hittebestendigheid van het polyolefinemembraan en de bevochtigbaarheid van de elektrolyt kunnen worden verbeterd.

Momenteel richten veel onderzoeksafdelingen en fabrikanten in binnen- en buitenland zich op onderzoek en ontwikkeling van keramische coatingmembranen. Samenvattend, met de toename van het diafragmamateriaal is het voorbereidingsproces steeds volwassener geworden. Ik geloof dat de tekortkomingen, de hoge veiligheid van de vraag naar consumptie, het sterke hittebestendige nieuwe diafragma zullen slagen en de verstrekkende invloed op ons leven zullen hebben.