مقدمة لفاصل بطارية الليثيوم

1. مقدمة أساسية لفاصل بطارية الليثيوم

تتكون بطارية الليثيوم من أربعة أجزاء رئيسية: القطب الموجب، والقطب السالب، والفاصل، والكهارل.الفاصل عبارة عن طبقة رقيقة ذات هيكل مسامي، وهو مكون رئيسي في بطارية الليثيوم، ومكون الطبقة الداخلية الرئيسي مع أكثر الحواجز التقنية في سلسلة صناعة بطاريات الليثيوم، وتمثل التكلفة حوالي 10%-20% .أثناء تفاعل التحليل الكهربائي، يمكن استخدام فاصل بطارية الليثيوم لفصل الأقطاب الكهربائية الموجبة والسالبة لمنع حدوث دوائر قصيرة، مع السماح بالمرور الحر لأيونات الإلكتروليت.يتم غمر فاصل بطارية الليثيوم في المنحل بالكهرباء، ويوجد على السطح عدد كبير من المسام الصغيرة التي تسمح بمرور أيونات الليثيوم.ستؤثر مادة المسام الدقيقة وعددها وسمكها على سرعة مرور أيونات الليثيوم عبر الفاصل، مما يؤثر بدوره على معدل التفريغ وعمر الدورة والأداء الآخر للبطارية.

عملية إنتاج فواصل بطاريات الليثيوم معقدة والحواجز التقنية عالية.تتطلب بطاريات الليثيوم عالية الأداء فواصل ذات سماكة موحدة وخصائص ميكانيكية ممتازة (بما في ذلك قوة الشد ومقاومة الثقب)، وموصلية الهواء، والخصائص الفيزيائية والكيميائية (بما في ذلك قابلية البلل، والثبات الكيميائي، والثبات الحراري، والسلامة).ما إذا كان الفاصل ممتازًا أم لا يؤثر بشكل مباشر على السعة والقدرة على الدورة وأداء السلامة لبطاريات الليثيوم، ويلعب الفاصل ذو الأداء الممتاز دورًا مهمًا في تحسين الأداء العام للبطارية.

2.سوق وتطبيق فاصل بطارية الليثيوم

وفقًا لمجال التطبيق، يمكن تقسيم فواصل بطارية الليثيوم إلى فواصل بطارية الليثيوم الكهربائية وفواصل بطارية الليثيوم الرقمية والفواصل الوظيفية الأخرى.في مجالات مركبات الطاقة الجديدة، ومحطات توليد الطاقة لتخزين الطاقة، والفضاء، والمنتجات الطبية والإلكترونية، تعد فواصل بطاريات الليثيوم هي الأكثر استخدامًا على نطاق واسع.

البولي أوليفين هو مادة فاصل بطارية الليثيوم الأكثر استخدامًا في السوق، ويمكن تصنيفها على أنها مادة البولي إيثيلين (PE)، والبولي بروبيلين (PP)، والبولي إيثيلين (PE) والبولي بروبيلين (PP).من بينها، تستخدم منتجات البولي إيثيلين بشكل رئيسي في بطاريات الليثيوم الثلاثية، وتستخدم منتجات البولي بروبيلين بشكل رئيسي في بطاريات فوسفات الحديد الليثيوم.تشمل الطرق التقنية لإنتاج فواصل بطارية الليثيوم عملية التمدد الجافة أحادية المحور، وعملية التمدد الجافة ذات المحورين، والعملية الرطبة.نظرًا للأداء الضعيف لعملية التمدد الجاف ثنائي المحور، لا يمكن استخدام الفاصل إلا في البطاريات المنخفضة النهاية، لذا فإن عملية التمدد الجاف ثنائي المحور والعملية الرطبة هي عمليات التحضير الرئيسية الآن.وفقًا للخصائص الفيزيائية والكيميائية، يمكن تقسيم فواصل بطارية الليثيوم إلى أغشية منسوجة، وأغشية غير منسوجة (أقمشة غير منسوجة)، وأغشية صغيرة يسهل اختراقها، وأغشية مركبة، وأغشية ملفوفة، وما إلى ذلك.

في عام 2021، بلغ إنتاج فواصل البطاريات في الصين 7.9 مليار متر مربع، بزيادة سنوية قدرها 112.5٪، منها سيبلغ إنتاج فواصل العملية الرطبة 6.1 مليار متر مربع، وهو ما يمثل 76.7٪ سنويًا -زيادة سنوية قدرها 132%؛سيبلغ إنتاج فواصل العملية الجافة 1.8 مليار متر مربع، وهو ما يمثل 23%، بزيادة قدرها 67.7% على أساس سنوي، ومع النمو السريع لتخزين الطاقة في المستقبل، فإنه سيؤدي إلى زيادة السوق. لفواصل البطارية.

3. مبدأ عملية التحضير الجاف

مبدأ الطريقة الجافة:

مبدأ الطريقة الجافة هو أولاً إذابة المادة الخام للبوليمر، ثم تبلور ذوبان البوليمر تحت ضغط الشد أثناء البثق لتشكيل بنية صفائحية متعامدة مع اتجاه البثق وموازية لاتجاه البثق، والمعالجة الحرارية للحصول على مادة مرنة صلبة.بعد تمدد طبقة البوليمر ذات المرونة الصلبة، يتم فصل الصفائح لتكوين مسام صغيرة على شكل شق، ومن ثم يتم الحصول على الطبقة المسامية الدقيقة عن طريق ضبط الحرارة.تتطلب هذه العملية تحكمًا عالي الدقة في العملية، خاصة أن درجة حرارة التمدد أعلى من درجة حرارة التزجج للبوليمر وأقل من درجة حرارة تبلور البوليمر.في الوقت الحاضر، يشمل بشكل أساسي عمليات التمدد الجاف أحادي المحور والتمدد ثنائي المحور.الصعوبة الرئيسية للعملية الجافة هي أن دقة التحكم في العملية صارمة، ومن الصعب فهم التحكم في المسامية.

مبدأ الطريقة الرطبة

بالمقارنة مع الطريقة الجافة، تتطلب الطريقة الرطبة مذيبًا عضويًا.تتمثل العملية الأساسية في إذابة البوليمر في مذيب ذو نقطة غليان عالية وتقلب منخفض عند درجة حرارة عالية لتكوين سائل متجانس، ثم يبرد، مما ينتج عنه مرحلة سائلة صلبة من المحلول، ثم استخدام الكواشف المتطايرة ل استخرج المذيب ذو درجة الغليان العالية، واحصل على غشاء بوليمر صغير المسام بتركيب وشكل معين بعد التجفيف.في عملية تصنيع الغشاء المسامي الصغير للفاصل، يمكن إجراء تمديد أحادي الاتجاه أو ثنائي المحور قبل استخلاص المذيبات، وبعد الاستخلاص، يمكن تشكيله وجرحه لتشكيل فيلم، أو يمكن تمديده بعد الاستخلاص.يتمتع غشاء البولي إيثيلين الصغير المسامي ذو الوزن الجزيئي العالي للغاية والذي يتم إنتاجه بهذه الطريقة بخصائص ميكانيكية جيدة.