Lámina compuesta de cobreLa configuración de la estructura ignífuga también puede reducir los riesgos potenciales de Seguridad de la combustión de la batería. Parte de la lámina compuesta puede formar una capa ignífuga rellenando retardantes de llama y sellarla con parafina modificada. Cuando la temperatura alcanza el punto de ablandamiento de la parafina modificada (unos 80 ° c), la parafina se derrite del agujero y el retardante de llama se puede liberar del agujero para evitar que la batería se queme debido a la temperatura excesiva.
El recubrimiento del diafragma ayuda a reducir la probabilidad de pérdida de control térmico
El diafragma actúa principalmente como garantía de Seguridad y Canal microporoso para proporcionar iones conductores en baterías de litio.
En términos de seguridad, el material del diafragma debe tener un buen aislamiento para evitar cortocircuitos en el contacto entre los polos positivo y negativo o cortocircuitos causados es es por burras, partículas, pinchazos de dendrita, por lo que el diafragma debe tener cierta resistencia a la tracción y punción, no es fácil de desgarrar, y mantener un tamaño estable en condiciones repentinas de alta temperatura sin colapsar, lo que resulta en cortocircuitos generalizados y pérdida de control térmico de la batería.
En cuanto a la conducción de iones, el diafragma debe tener una alta permeabilidad y una distribución uniforme de los microporos, al tiempo que requiere una buena humectabilidad del electrolito, capaz de absorber y mantener una cantidad adecuada de electrolito en la estructura de poros del diafragma para lograr la migración de iones de litio y el funcionamiento normal, evitando la polarización del electrodo.
En la actualidad, los principales materiales de fabricación de diafragmas que se han comercializado en términos de membranas básicas son membranas microporosas de polipropileno y membranas microporosas de polietileno, materiales en desarrollo como membranas compuestas de partículas no tejidas y cerámicas, y materiales en investigación y desarrollo como poliimida (pi). Durante el cambio fuera de control térmico de la batería de iones de litio de potencia, el diafragma pasará por dos etapas: agujero cerrado y fusión. A medida que aumenta la temperatura, el diafragma cerrará primero los agujeros; Cuando la temperatura continúa aumentando, el diafragma se derrite y pierde la función de separar los polos positivos y negativos, lo que resulta en contacto entre los polos positivos y negativos, causando un cortocircuito interno. Las características de cierre y fusión de los diferentes diafragmas son diferentes, como la temperatura a la que los diafragmas de polietileno (pe) comienzan a derretirse es de 130 a 140 grados celsius, mientras que los diafragmas de polipropileno (pp) son de 160 a 170 grados celsius. Para mejorar la seguridad de la batería desde la perspectiva del diseño del diafragma, hay principalmente las siguientes ideas:
Diseñar un diafragma con características de bloqueo inducido por el calor. Por ejemplo, el hilado de diafragma eléctrico "inteligente" térmico, la fibra de hilado eléctrico está compuesta por el núcleo del TPP y la carcasa sensible al calor del polímero de difluoruro de vinileno - hexafluoropropeno (pvdf - hfp). cuando la batería de iones de litio funciona normalmente, el TPP no afecta el rendimiento cíclico de la batería, pero cuando la batería se sobrecalienta, la carcasa del PVDF - hfp se derrite y se rompe, liberando retardantes de llama TPP y capturando radicales libres de combustión, evitando así que la batería de iones de litio se queme y explote fuera de control.
Se combina con recubrimientos inorgánicos para preparar diafragmas compuestos de alta temperatura y estabilidad. Por ejemplo, el uso de nanopartículas cerámicas como sílice (sio2), dióxido de titanio (titania) y alúmina (al2o3) para recubrir la superficie del diafragma no solo mejora la resistencia y humectabilidad del diafragma, sino que también mejora la resistencia al calor y la seguridad del uso del diafragma.
Diseño de diafragmas con propiedades ignífugas. Con la comercializaciónChapado en cobre PP / PE / PPTomemos como ejemplo el diafragma estructural de tres capas chapado en níquel, y la capa pe intermedia es la capa protectora. Cuando la temperatura interna de la batería sube por encima de la temperatura crítica, la capa pe poroso se derrite parcialmente, cerrando el agujero de la película y evitando la migración de Li en el electrolito, y la capa PP proporciona soporte mecánico para evitar cortocircuitos internos. También se puede utilizar PE de respuesta térmica o microesferas de parafina como capa protectora del negativo / diafragma de la batería para lograr las características de bloqueo inducido por calor. Cuando la temperatura interna de la batería alcanza un valor crítico, las microesferas se derriten y forman una barrera de bloqueo en el negativo / diafragma, lo que permite que la batería termine de funcionar y deje de seguir produciendo calor.
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