Separador de batería: introducción, necesidad y función

¿Qué es el separador en una batería?

Un separador de batería es una capa polimérica colocada entre el ánodo con carga decidida y el cátodo con carga contraria para prevenir un cortocircuito eléctrico. El separador es una capa microporosa que está saturada por el electrolito que se mueve como un impulso para construir el desarrollo de partículas de un ánodo al siguiente terminal. En el momento en que la batería se está cargando, las partículas se mueven de cátodo a ánodo y cuando la batería se libera, las partículas se mueven en sentido contrario. El separador controla la cantidad de partículas que se mueven entre el terminal positivo y negativo y, posteriormente, responde por el derrame de partículas (auto-liberación) cuando la batería es ideal. A pesar de que las partículas atraviesan el separador sin inhibiciones, no tendrá ninguna conductividad eléctrica y generalmente funciona como aislante.

Estabilidad del compuesto: El material del separador no debe tener ninguna respuesta con el cátodo o el electrolito, debe ser estable artificialmente y no debe corromperse.

Espesor y resistencia: el separador de batería debe ser lo suficientemente delgado para estimular la energía de la batería y el grosor de la fuerza y también debe tener la elasticidad adecuada para evitar que se extienda durante el ciclo de bobinado. El grosor estándar de un separador se fija en 25,4 μm, sin embargo, a medida que se desarrolló la innovación, el grosor de los separadores se redujo a 20 μm, 16 μm e incluso 12 μm sin sacrificar las propiedades de la celda.

Porosidad y tamaño de los poros: el separador debe tener un grosor de poros que pueda contener el electrolito y, además, permita que la partícula se mueva entre los cátodos. En el caso de que la porosidad sea mayor, será difícil cerrar los poros cuando se vaya a cerrar la batería. La porosidad media del separador de baterías de partículas de litio es del 40%. El tamaño de los poros debe ser más modesto que el tamaño de la molécula de los segmentos del cátodo y los poros deben estar consistentemente dispersos en una estructura enrevesada.

Cálido confiabilidad y cierre: el separador debe ser estable para una amplia gama de temperaturas sin retorcerse ni fruncirse y debe tener la opción de cerrarse a una temperatura algo más baja que la temperatura en la que el calor está fuera de control.

Celda de batería LiFePO4 de baja temperatura de 3,2 V y 20 A -40 ℃ Capacidad de descarga de 3C≥70 % Temperatura de carga: -20~45 ℃ Temperatura de descarga: -40~+55 ℃ Prueba de acupuntura aprobada -40 ℃ Tasa máxima de descarga: 3C

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¿Por qué una batería requiere un separador?

El separador se llena como alambre en partículas de litio

Con un calor irrazonable, se produce un apagado al cerrar los poros del separador de partículas de Li a través de un ciclo de licuefacción. El separador de polietileno (PE) se ablanda cuando el centro llega a 130 ° C (266 ° F). Esto detiene el vehículo de partículas, cerrando la celda de manera viable. Sin esta disposición, el calor en la celda débil podría ascender al límite de calor fuera de control y desahogarse con fuego. Este cable de bienestar interno también ayuda a pasar las pruebas de transporte rígidas de la ONU para baterías de litio que incorporan reproducción de elevación, así como pruebas de calor, vibración, aturdimiento, cortocircuito externo, efecto, trampa y liberación restringida. (Consulte BU-304a: Problemas de seguridad con partículas de litio).

El separador debe ser tan delgado como se pueda esperar razonablemente para no agregar volumen muerto y aún así brindar la rigidez adecuada para evitar que se extienda durante el ciclo de bobinado y ofrecer una gran confiabilidad durante toda su vida. Los poros deben extenderse uniformemente sobre la hoja para garantizar una apropiación uniforme en toda la región del separador. Además, el separador debe ser viable con el electrolito y permitir una humectación sencilla. Los territorios secos pueden crear áreas problemáticas a través de una obstrucción elevada, lo que provoca la decepción de las células.

Los separadores son cada vez más delgados. Un grosor de 25,4 μm (1,0 mil) es básico, sin embargo, algunos bajan a 20 μm, 16 μm y ahora incluso 12 μm sin sacrificar por completo las propiedades de la celda. (Un micrón, también llamado μm, es una millonésima parte de un metro). El separador con electrolito en la actual partícula de Li solo constituye el 3 por ciento del contenido del teléfono.

Los separadores ultrafinos plantean problemas de seguridad. La gigantesca recuperación de Sony toca la fibra sensible en la que una avería de una de cada 200.000 células desencadenó una revisión de casi 6.000.000 de paquetes de partículas de litio. En eventos poco comunes, partículas de metal infinitesimales entraron en contacto con diferentes piezas de la celda de la batería, lo que provocó un cortocircuito. Las celdas de Sony a las que se hace referencia tenían un grosor de separador de entre 20 μm y 25 μm. (Un micrómetro (μm) es uno, muchos milímetro.) Algunos separadores son tan pequeños como 10 μm. Los cortos en miniatura de los separadores analizados en laboratorios legales miden alrededor de un milímetro de ancho. Un separador planeado alrededor se disuelve con el propósito de cortocircuitar y da un cierre cercano.

Batería de polímero resistente para portátiles de alta densidad de energía y baja temperatura Especificación de la batería: 11,1 V 7800 mAh -40 ℃ Capacidad de descarga de 0,2 C ≥80 % A prueba de polvo, resistencia a caídas, anticorrosión, antiinterferencias electromagnéticas

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¿Cuál es la función de un separador en una celda?

Los cuadrados de la estructura de una batería son el cátodo y el ánodo, y estos dos terminales están separados por un separador. El separador está saturado de electrolito y estructura un ímpetu que hace avanzar el desarrollo de partículas de cátodo a ánodo en carga y en interruptor en liberación. Las partículas son moléculas que han perdido o recogido electrones y se han cargado eléctricamente. A pesar de que las partículas pasan sin reservas entre los ánodos, el separador es un aislante sin conductividad eléctrica.

La modesta cantidad de corriente que puede pasar a través del separador es de liberación automática y está disponible en todas las baterías en grados variables. La liberación automática al final agota la carga de una batería durante la capacidad retrasada. La Figura 1 representa el cuadrado de la estructura de una celda de partículas de litio con el separador y la corriente de partículas entre los ánodos.

Las primeras baterías estaban abrumadas, incluidas las de plomo corrosivo y níquel-cadmio. Con la mejora del níquel-cadmio fijo en 1947 y el plomo libre de soporte corrosivo durante la década de 1970, el electrolito se retiene en un separador permeable que se compacta contra los ánodos para lograr la respuesta de la sustancia. El plano del separador / cátodo firmemente retorcido o apilado da forma a una unidad mecánica fuerte que ofrece una exhibición comparable a la del tipo desbordado, pero es más modesta y se puede introducir en cualquier dirección sin derrames. Los gases generados durante la carga se asimilan y no hay problemas de agua si se puede evitar la ventilación.

Los primeros separadores estaban hechos de plástico elástico, de fibra de vidrio, celulosa y polietileno. La madera fue la primera decisión, sin embargo, se desintegró en el electrolito. Las baterías de níquel utilizan separadores de películas de poliolefina permeables, nailon o celofán. La maraña de vidrio ingerida (AGM) en la adaptación corrosiva de plomo fija utiliza una maraña de fibra de vidrio como separador que es absorbido por el corrosivo sulfúrico.

El anterior corrosivo de plomo gelificado creado durante la década de 1970 convierte el electrolito fluido en un pegamento semisólido mezclando el corrosivo sulfúrico con un especialista en gelificación de sílice. Las baterías de gel y AGM tienen ligeros contrastes en la ejecución; Las baterías de gel se utilizan generalmente en UPS y AGM en aplicaciones de ciclo profundo y de arranque.