ما هو الفاصل؟
فاصل
يعد الفاصل مكونًا مهمًا في بطاريات أيون الليثيوم-. إنه غشاء دقيق المسام يستخدم لفصل الأقطاب الكهربائية الموجبة والسالبة، وهو عبارة عن مادة بوليمر وظيفية ذات بنية مسامية نانوية، كما هو موضح في الشكل 7-9. يحدد أداء الفاصل بنية واجهة البطارية، والمقاومة الداخلية، وغيرها من الخصائص، مما يؤثر بشكل مباشر على قدرتها، وعمر الدورة، والسلامة. يلعب الفاصل عالي الأداء- دورًا حيويًا في تحسين الأداء العام للبطارية. وتتمثل وظيفتها الرئيسية في منع الدوائر القصيرة الناتجة عن ملامسة القطب الكهربائي مع السماح لأيونات الإلكتروليت بالمرور من خلالها. بالنسبة لبطاريات أيون الليثيوم-، نظرًا لأن الإلكتروليت عبارة عن نظام مذيب عضوي، تكون هناك حاجة إلى مواد فاصلة مقاومة للمذيبات العضوية. بشكل عام، يتم استخدام-أغشية رقيقة مسامية من البولي أوليفين عالية القوة.
يحدد أداء فاصل بطارية أيون الليثيوم- بنية واجهة البطارية ومقاومتها الداخلية، مما يؤثر بشكل مباشر على قدرتها وعمر الدورة والسلامة. المتطلبات الفنية لفواصل بطارية أيون الليثيوم- هي:
1) أداء العزل: الفاصل عبارة عن عازل موصل للكهرباء، مما يضمن العزل الميكانيكي بين الأقطاب الكهربائية الموجبة والسالبة.
2) الموصلية الأيونية العالية: يجب أن تقلل من مقاومة حركة أيونات الإلكتروليت، مع امتلاك حجم مسام ومسامية معينة لضمان مقاومة منخفضة وموصلية أيونية عالية، مما يسمح بنفاذية جيدة لأيون الليثيوم-.
3) الاستقرار الكيميائي والخمول الكهروكيميائي: يجب أن يكون مستقرًا بدرجة كافية ضد المنحل بالكهرباء والشوائب المحتملة ومتفاعلات القطب ومنتجات تفاعل القطب، مما يمنع الانحلال أو التحلل. نظرًا لأن مذيب الإلكتروليت عبارة عن مركب عضوي قطبي بقوة، يجب أن يكون الفاصل مقاومًا للتآكل الإلكتروليتي ويمتلك ثباتًا كيميائيًا وكهروكيميائيًا كافيًا.
4) الحد الأدنى من التنافر من المنحل بالكهرباء: يجب أن يكون لديه قابلية جيدة للتبلل أمام المنحل بالكهرباء وقدرة كافية على امتصاص السوائل والاحتفاظ بالرطوبة.
5) مطلوب قوة ميكانيكية عالية لمنع التمزق والتشوه أثناء المعالجة. تعتبر الخصائص الميكانيكية الكافية، بما في ذلك قوة الثقب وقوة الشد، ضرورية، مع تقليل السُمك.
6) استقرار الأبعاد أمر بالغ الأهمية. يعد الحد الأدنى من تغيير الأبعاد تحت نقطة الانصهار ضروريًا لمنع حدوث دوائر قصيرة بين الأقطاب الكهربائية الموجبة والسالبة. يعد الاستقرار المكاني الجيد والتسطيح، إلى جانب التوحيد العالي في السماكة وحجم المسام، أمرًا مهمًا أيضًا.
7) يعد الاستقرار الحراري الجيد وحماية الإغلاق التلقائي أمرًا ضروريًا. تضع بطاريات الطاقة متطلبات أعلى على الفاصل، وعادةً ما تستخدم أغشية مركبة.
8) مطلوب الحد الأدنى من الانكماش الحراري لمنع هجرة الجزيئات أو الغرويات أو غيرها من المواد القابلة للذوبان بشكل فعال بين الأقطاب الكهربائية الموجبة والسالبة. وبخلاف ذلك، يمكن أن تحدث دوائر قصيرة، مما يؤدي إلى الانفلات الحراري للبطارية.
تختلف أنظمة وتطبيقات بطاريات أيون الليثيوم- بمتطلبات مختلفة للفواصل.
