L’effet et l’influence du diaphragme sur la batterie au lithium | Diaphragme Aro
L’effet et l’influence du diaphragme sur la batterie au lithium
épaisseur
L’épaisseur est liée à la résistance interne, plus la résistance interne est mince, plus elle est faible, afin d’obtenir une charge et une décharge à haute puissance. Aussi petit que possible sous une certaine force mécanique, plus la résistance à la perforation est épaisse, mieux c’est. Pour les batteries lithium-ion consommables, 25 μm est généralement utilisé comme norme pour l’épaisseur du séparateur. Cependant, sous la forme d’une demande croissante pour des produits portables, des diaphragmes de 16 μm et même plus fins ont commencé à être utilisés dans un large éventail d’applications. Pour les batteries électriques, les exigences mécaniques du processus d’assemblage rendent la membrane requise plus épaisse, et la sécurité des piles est très importante pour les batteries électriques, et une membrane plus épaisse signifie une meilleure sécurité.
L’uniformité de l’épaisseur du diaphragme est un indicateur de qualité particulièrement important, qui affecte directement la qualité d’apparence et les performances internes du rouleau de diaphragme. Il doit être strictement contrôlé pendant le processus de production. Dans une chaîne de production de diaphragme hautement automatisée, l’épaisseur de la membrane est automatiquement détectée et contrôlée par un manomètre d’épaisseur en ligne sans contact très précis et un système de contrôle à rétroaction rapide. L’uniformité de l’épaisseur du diaphragme inclut l’uniformité longitudinale et l’uniformité de l’épaisseur latérale, dont l’uniformité de l’épaisseur latérale est particulièrement importante, et il est généralement nécessaire de la contrôler dans ±1 micron.
Ouverture
Le matériau séparateur de batterie au lithium lui-même a une structure microporeuse, et la répartition des micropores dans l’ensemble du matériau séparateur doit être uniforme. Les particules d’électrode actuellement utilisées sont généralement de l’ordre de 10 microns, et le diamètre des pores est généralement de 0,03 à 0,12 um. Une taille de pore trop petite augmente la résistance, une taille trop grande peut facilement faire entrer en contact entre les pôles positif et négatif ou être percée et court-circuitée par les dendrites. De manière générale, la membrane de taille submicronique des pores suffit à empêcher le passage direct des particules d’électrode. Bien sûr, certains problèmes comme le micro-court-circuit causé par un mauvais traitement de la surface des électrodes et plus de poussière ne sont pas exclus.
Porosité
La porosité est le pourcentage volumique de pores dans le volume du film monomère, qui est lié à la densité de la résine brute et du film. La taille de la porosité a une certaine relation avec la résistance interne, mais la valeur absolue de la porosité entre différents types de membranes ne peut pas être directement comparée. La porosité du séparateur de batterie lithium-ion existant se situe entre 40 % et 50 %.
Résistance respirante
Théoriquement, le diaphragme n’est pas une partie nécessaire de la batterie. Il sera ajouté pour répondre à la production industrielle à l’avenir. Par conséquent, la membrane doit remplir une performance très importante : elle ne peut pas détériorer la performance électrochimique de la batterie, qui se manifeste principalement dans la résistance interne. Deux paramètres sont utilisés pour évaluer cette performance :
Nombre de MacMullin : Le rapport entre la résistivité du diaphragme contenant l’électrolyte et la résistivité de l’électrolyte lui-même. Plus la valeur est faible, mieux c’est, et la valeur d’une batterie lithium-ion consommable est d’environ 8.
Nombre de Gurley : Le temps nécessaire pour qu’un certain volume de gaz traverse une certaine zone du diaphragme sous certaines conditions de pression. Elle est proportionnelle à la résistance interne de la pile assemblée avec le diaphragme, c’est-à-dire que plus la valeur est grande, plus la résistance interne est grande. Cependant, il est vain de comparer simplement les nombres de Gurley de deux diaphragmes différents, car leurs microstructures peuvent être complètement différentes, mais le nombre de Gurley du même type de diaphragme peut bien refléter la taille de la résistance interne.
température
Température des cellules fermées : Une réaction exothermique à l’intérieur de la batterie, qui s’autochauffe, surcharge ou court-circuite externe génère beaucoup de chaleur, provoquant la fermeture des microporos, bloquant ainsi la transmission continue des ions et formant un circuit ouvert, qui joue un rôle dans la protection de la batterie. La température lorsque les pores sont fermés est celle des pores fermés. Mais pour les petites batteries, l’effet du mécanisme d’arrêt thermique est limité. En général, le PE est de 130-140’, et le PP de 150€. Il vaut mieux avoir une température de cellule fermée plus basse.
La température de rupture de membrane fait référence à l’auto-chauffage interne de la batterie, et un court-circuit externe augmente la température interne de la batterie. Après que la température de fermeture est dépassée, les microporos sont bloqués pour bloquer le flux de courant, et la température de la performance de la fusion chaude augmente encore, provoquant la rupture du diaphragme et un court-circuit de la batterie. La température au moment de la rupture est la température de rupture. Une température de rupture plus élevée est préférable.
Résistance à la perforation
À une certaine vitesse (3 à 5 mètres par minute), une aiguille de 1 mm de diamètre sans bords tranchants est percée contre le septum fixe en forme d’anneau. La force maximale appliquée à l’aiguille pour pénétrer le septum est appelée la résistance à la perforation. Une résistance suffisante à la perforation peut empêcher les dendrites en lithium et les meules polaires de percer le diaphragme et de provoquer des courts-circuits. La valeur de résistance à la perforation est généralement de 300-500g. Cependant, la méthode utilisée dans le test est très différente de la situation réelle de la batterie. Il n’est pas particulièrement raisonnable de comparer directement la résistance à la perforation des deux types de séparateurs.
Résistance mécanique
La résistance mécanique fait principalement référence à la résistance à la traction du diaphragme, et une résistance suffisante peut empêcher la déformation du diaphragme. La résistance à la traction de la membrane est liée au processus de réalisation du film. Lorsque l’étirement uniaxial est utilisé, la résistance du diaphragme dans la direction d’étirement diffère de celle dans la direction verticale ; Lorsque l’étirement biaxial est utilisé, la consistance du diaphragme dans les deux directions sera similaire. En général, la résistance à la traction fait principalement référence au fait que la résistance longitudinale doit dépasser 100 MP, et que la résistance transversale ne doit pas être trop élevée. Trop de rétrécissement entraînera une augmentation du taux de retrait transversal. Cette réduction augmente le risque que les fabricants de batteries lithium entrent en contact avec les électrodes positives et négatives.
Infiltration
Pour garantir que la résistance interne de la batterie ne soit pas trop élevée, il est nécessaire que la membrane puisse être complètement humidifiée par l’électrolyte utilisé dans la batterie. D’une part, le degré de mouillabilité est lié au matériau du diaphragme lui-même, et d’autre part, la surface et la microstructure interne du diaphragme sont étroitement liées. Une meilleure mouillabilité favorise l’affinité du diaphragme et de l’électrolyte, élargissant la surface de contact entre le diaphragme et l’électrolyte, augmentant ainsi la conductivité ionique et améliorant les performances et capacités de charge et de décharge de la batterie. La mouillabilité peut être mesurée en mesurant son taux d’absorption et son taux de retenue de liquide.
consistance
En raison de la différence dans le processus de préparation, la consistance du diaphragme peut être assez différente. La cohérence inclut des caractéristiques personnelles telles que la température de fermeture, ainsi que la cohérence apparente comme la consistance du trou et l’épaisseur de l’observation au microscope électronique. Plus la consistance du diaphragme est élevée, meilleures sont les autres aspects de la performance.
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