Что такое сепаратор?

Что такое сепаратор?

Сепаратор — это компонент, который разделяет положительный (анод) и отрицательный (катод) электроды вторичной батареи, чтобы предотвратить электрический контакт между положительным и отрицательным электродами и обеспечить ионную проводимость. Типы батарей включают никель-металл-гидридные батареи, литий-ионные батареи, топливные элементы и многое другое.

Хотя характеристики различаются в зависимости от типа батареи, например, никель-металл-гидридные батареи, литий-ионные батареи и топливные элементы, общей чертой является то, что это компонент, который облегчает фундаментальную электрохимическую реакцию между положительными и отрицательными электродами.

Например, в литий-ионной батарее ионы лития (Li+) и электроны перемещаются между положительными (анодом) и отрицательными (катодом) электродами, чтобы заряжать и разряжать батарею.

Это достигается путем создания небольшого отверстия в сепараторе, через которое проходят ионы лития.

Применение сепараторов

В этом разделе мы опишем пример применения сепараторов, используемых в литий-ионных аккумуляторах. С распространением планшетных ПК и электромобилей растет спрос на литий-ионные аккумуляторы с большей емкостью и плотностью энергии.

Сепараторы используются для изоляции положительного (анода) и отрицательного (катода) электродов, предотвращения аномального тепловыделения из-за коротких замыканий и облегчения заряда и разряда батареи за счет надлежащей ионной проводимости между положительным (анодом) и отрицательным (катодом) электродами.

Вот несколько примеров сепараторов, используемых в литий-ионных батареях:

• Сепараторы для автомобильных ламинированных литий-ионных батарей
• Сепараторы для автомобильных прямоугольных литий-ионных батарей
• Сепаратор для ламинированного литий-ионного аккумулятора для смартфонов

Принцип сепараторов

В этом разделе объясняется принцип сепараторов, используемых в литий-ионных батареях.

Литий-ионные аккумуляторы заряжаются и разряжаются за счет проводимости ионов лития между положительными и отрицательными электродами, а электролит впрыскивается для облегчения проводимости ионов лития. Во время этого процесса, если электроны проводятся через электролит, электричество не может передаваться во внешнюю цепь. Поэтому между положительными и отрицательными электродами размещается сепаратор, который позволяет проходить только ионам лития и предотвращает внутренние короткие замыкания, вызванные контактом между положительными и отрицательными электродами.

В результате сепаратор должен обладать ионной проводимостью и электроизоляционными свойствами. Кроме того, для обеспечения стабильной работы аккумулятора требуются материалы, которые являются электрически, химически и механически прочными. По этой причине материалы и формы сепараторов модифицируются различными способами в зависимости от области применения для повышения эффективности электрохимической реакции ионов лития от положительного электрода (анода) к отрицательному электроду (катоду).

Примеры технологических инноваций в сепараторах

Фторопластовое покрытие

• Цель: Улучшить адгезию при производстве ламинированных ячеек
• Краткое описание: Использование фторполимерного покрытия обеспечивает прочную адгезию между электродами (положительными и отрицательными). Сепараторы привлекают внимание как технология, которая может предотвратить деформацию ячейки, улучшить C-rate и разработать структуры, которые приводят к более высокой емкости.