El rendimiento de la separador Está estrechamente relacionado con la seguridad de las baterías de litio, como la resistencia a la tracción, la tasa de contracción térmica, la resistencia a la perforación, etc. del separador, que están directamente relacionadas con el rendimiento de la celda de la batería. Los recubrimientos cerámicos, los más utilizados en el mercado, ofrecen las ventajas de una buena estabilidad y una baja contracción térmica. Este artículo explicará brevemente la influencia del espesor de la capa cerámica del diafragma en el rendimiento de seguridad de la celda de la batería.

A medida que el grosor del diafragma se hace más fino, separador cerámico El recubrimiento se ha convertido en un proceso adicional necesario. El recubrimiento, ya sea de una o dos caras, simétrico o asimétrico, influye en la resistencia a la tracción, la tasa de contracción térmica y la resistencia a la perforación del diafragma.

I. Definición

1. Resistencia a la tracción: La tensión máxima (en MPa) que un diafragma puede soportar durante el proceso de estiramiento, lo que refleja la capacidad del material para resistir el desgarro.

2. Tasa de contracción térmica: La relación de contracción del tamaño (%) del diafragma después de mantenerse a alta temperatura durante un cierto período de tiempo, lo que refleja la estabilidad térmica del material.

3. Resistencia a la perforación: La fuerza mínima (unidad: N) requerida para que el diafragma sea perforado por una aguja de acero (por ejemplo, φ 1 mm), lo que refleja la capacidad del material para resistir la penetración de objetos afilados.

II. La influencia de diferentes parámetros del diafragma en la seguridad de las celdas de la batería:

1. Resistencia a la tracción: La resistencia a la tracción determina la estabilidad mecánica del diafragma, y su reacción directa es la tensión del diafragma. Si la resistencia a la tracción es insuficiente, puede causar roturas o microfisuras debido a una tensión insuficiente o fluctuante en el bobinado de las celdas de la batería, lo que puede provocar una desalineación grave de las piezas polares y provocar cortocircuitos. Cuando las celdas de batería cuadradas se encapsulan en una carcasa, el diafragma debe soportar la tensión de compresión del grupo de electrodos. Los separadores de baja resistencia pueden romperse debido a la deformación por compresión, especialmente en celdas de batería de gran tamaño (como las de almacenamiento de energía), donde el riesgo es mayor.

2. Índice de contracción térmica: Este índice refleja la estabilidad térmica del diafragma. Es especialmente evidente a altas temperaturas. En pruebas como la sobrecarga y el choque térmico, se observa que las membranas con baja contracción térmica tienen mayor probabilidad de superar la prueba. Esto se debe a que la contracción del diafragma debido al calor puede provocar un contacto directo entre las placas de los electrodos positivo y negativo, generando una gran cantidad de calor y provocando el riesgo de fuga térmica.

3. Resistencia a la perforación: La capacidad del material de reacción para resistir la penetración de objetos afilados. Los más importantes son las rebabas, el polvo metálico, etc. Si la resistencia a la perforación es demasiado baja, objetos extraños como rebabas y polvo perforarán el diafragma durante el proceso de producción, lo que provocará un cortocircuito y afectará la seguridad de la celda de la batería. Además, el material del electrodo puede agrietarse debido a los cambios de volumen durante el ciclo, y la punta de la grieta puede perforar el diafragma. Además, existen requisitos más estrictos para la resistencia a la perforación del diafragma en sistemas sólidos de alta densidad energética y alta presión.

III Las ventajas de aumentar el espesor de la capa cerámica en el rendimiento de la celda de la batería:

① Aumentar el grosor de la capa cerámica sin duda mejora considerablemente la seguridad de la celda de la batería. Aumentar el grosor de la capa cerámica mejorará la resistencia a la tracción y al desgaste del diafragma, reduciendo así los daños mecánicos durante los procesos de bobinado o laminado.

② Aumentar el espesor de la capa cerámica mejora significativamente la resistencia del diafragma a altas temperaturas y mejora considerablemente la seguridad térmica de la celda de la batería. Las partículas cerámicas retardan la transferencia de calor a través de barreras físicas. La capa cerámica mantiene la estabilidad estructural a altas temperaturas, evitando que el diafragma provoque cortocircuitos en los electrodos positivo y negativo debido a la contracción térmica.

③ Aumentar el grosor de la capa cerámica puede mejorar la resistencia a la perforación del diafragma. Una capa gruesa de recubrimiento cerámico proporciona un soporte mecánico más resistente e impide que las dendritas de litio perforen la membrana.

4. Aumentar el espesor de la capa cerámica puede aumentar la capacidad de absorción de líquido de la batería, lo que es beneficioso para almacenar electrolitos y tiene un efecto positivo en el ciclo celular.

Desventaja:

① Aumentar el grosor de la capa cerámica implica un aumento del coste, y cuanto más gruesa sea la capa, mayor será el coste. La cerámica de doble cara también es más cara que la de una sola cara.

② En cierta medida, afecta la densidad energética de la celda de la batería. El recubrimiento cerámico del diafragma no influye en la capacidad de almacenamiento, pero sí aumenta el peso de la celda.

③ El engrosamiento de la capa de cerámica también afectará la migración de iones de litio hasta cierto punto, y un recubrimiento grueso significa que la ruta de migración de las baterías de litio es más larga.