Propiedades fisicoquímicas de los separadores de baterías de iones de litio

Debido a los diferentes procesos de fabricación, la consistencia de los separadores de baterías de iones de litio puede variar significativamente. Esta consistencia incluye características inherentes como la temperatura de cierre y la consistencia aparente, como la consistencia del tamaño y grosor de los poros observados bajo un microscopio electrónico.

Propiedades fisicoquímicas de los separadores de baterías de iones de litio

1. Mojabilidad y tasa de mojado. La baja mojabilidad del separador aumenta la resistencia tanto del separador como de la batería de iones de litio, afectando al rendimiento en ciclos y a la eficiencia de carga/descarga de la batería de iones de litio. La mojabilidad del separador se refiere a la velocidad a la que el electrolito entra en los microporos del separador, lo cual está relacionado con la energía superficial, el tamaño del poro, la porosidad y la tortuosidad del separador.
2. Tasa de absorción de membrana. Dado que los materiales separadores de baterías de iones de litio funcionan como electrolitos, deben cumplir las siguientes condiciones: suficiente para garantizar canales iónicos sin obstrucciones y una alta tasa de absorción de líquidos. Inevitablemente, se producen muchos efectos secundarios en el sistema de baterías, consumiendo una gran cantidad de electrolitos. Por lo tanto, se necesitan reservas suficientes; de lo contrario, provocará una falta de electrolitos, aumentando la resistencia interfacial y acelerando el consumo de electrolitos, creando un ciclo vicioso. Por lo tanto, la tasa de absorción del separador de fluido es un parámetro importante.
3. Estabilidad química. El separador debe permanecer estable en el electrolito durante un largo periodo y no debe reaccionar con los materiales del electrolito y el electrodo en condiciones redox fuertes. La estabilidad química del separador se evalúa midiendo la resistencia a la corrosión y la tasa de expansión/contracción del electrolito.
4. Estabilidad térmica. Las baterías de iones de litio liberan calor durante la carga y descarga, especialmente durante cortocircuitos o sobrecargas. Por lo tanto, cuando la temperatura sube, el separador debe mantener su integridad original y cierta resistencia mecánica para continuar su función de aislar los electrodos positivos y negativos y prevenir cortocircuitos.
5. Resistencia de los separadores. La resistividad de membrana es en realidad la resistividad del electrolito en los microporos. Está relacionado con muchos factores, como la porosidad, la tortuosidad de los poros, la conductividad electrolítica, el grosor de la membrana y la humedad del electrolito respecto al material de la membrana. Es un método de impedancia de CA comúnmente utilizado para probar la resistencia de los separadores. Como la película es muy fina, a menudo hay defectos, lo que aumenta el error de medición. Por ello, a menudo usamos muestras multicapa y tomamos el valor medio.
6. Actuación de autoaislamiento. Cuando la temperatura supera cierto nivel, se produce una reacción exotérmica dentro de la batería de iones de litio, lo que conduce al autocalentamiento. Además, fallos en el cargador, fallos en la corriente de seguridad y otros problemas pueden causar sobrecarga o cortocircuitos externos, todos ellos generando un calor significativo. Debido a su material poliolefino termoplástico, cuando la temperatura se acerca al punto de fusión del polímero, la membrana conductora de iones del polímero poroso se convierte en una capa aislante sin fugas, cerrando el circuito y evitando que los iones formen un circuito completo, protegiendo así la batería. Por lo tanto, los separadores de poliolefinas pueden proporcionar protección adicional a la batería.

La función principal del separador en una batería de iones de litio es separar los electrodos positivos y negativos, evitando que se toquen y provoquen cortocircuitos. Además, permite que pasen iones electrolitos. Se entiende que la calidad del separador afecta directamente a la capacidad, la capacidad de ciclo y el rendimiento en seguridad de la batería de iones de litio; Por lo tanto, un rendimiento superior del separador es crucial para mejorar el rendimiento general de la batería.