다이어프램이 리튬 배터리에 미치는 영향과 영향 | 아로 다이어프램
다이어프램이 리튬 배터리에 미치는 영향
두께
두께는 내부 저항과 관련이 있으며, 얇을수록 내부 저항이 작아 고출력 충전 및 방전을 달성합니다. 특정 기계적 강도 이하에서는 가능한 한 작을수록 천공 강도가 두꺼울수록 더 좋습니다. 소비성 리튬이온 배터리의 경우, 분리기 두께의 표준으로 일반적으로 25μm가 사용됩니다. 그러나 휴대용 제품에 대한 수요 증가에 따라 16μm 이하의 다이어프램이 다양한 용도에서 사용되기 시작했습니다. 전력 배터리의 경우, 조립 과정의 기계적 요구사항 때문에 필요한 다이어프램이 더 두꺼워지고, 안전 성능은 파워 배터리에 매우 중요하며, 두껍면 더 높은 안전성을 의미합니다.
다이어프램 두께의 균일성은 특히 중요한 품질 지표로, 이는 외관과 다이애프램 롤의 내부 성능에 직접적인 영향을 미칩니다. 생산 과정에서 엄격히 통제되어야 합니다. 고도로 자동화된 다이어프램 생산 라인에서는 다이어프램 두께가 매우 정확한 온라인 비접촉 두께 게이지와 빠른 피드백 제어 시스템에 의해 자동으로 감지되고 제어됩니다. 다이어프램의 두께 균일성에는 종방향 두께 균일성과 측면 두께 균일성이 포함되며, 특히 측면 두께 균일성이 중요하며 일반적으로 ±1마이크론 내에서 제어되어야 합니다.
조리개
리튬 배터리 분리기 재료 자체는 미세다공성 구조를 가지고 있으며, 전체 분리기 재료 내 미세 기공 분포는 균일해야 합니다. 현재 사용되는 전극 입자는 일반적으로 약 10마이크론 정도이며, 기공 직경은 일반적으로 0.03-0.12um입니다. 기공 크기가 너무 작으면 저항이 증가하고, 너무 크면 양극과 음극이 쉽게 접촉하거나 수상돌기에 의해 찌르거나 단락될 수 있습니다. 일반적으로 서브마이크론 크기의 공극 크기의 막만으로도 전극 입자의 직접 통과를 막기에 충분합니다. 물론, 전극 표면 처리가 부실해 발생하는 미세 단락이나 먼지 증가 같은 문제도 배제할 수 없습니다.
다공성
공공성은 단량체 필름 부피 내 기공의 부피 비율로, 원수 수지와 필름의 밀도와 관련이 있습니다. 공극 크기는 내부 저항과 일정한 관계를 가지지만, 서로 다른 막 간 공극 절대값은 직접 비교할 수 없습니다. 기존 리튬 이온 배터리 분리기의 공극도는 40%에서 50% 사이입니다.
호흡성 저항
이론적으로 다이어프램은 배터리의 필수 부품이 아닙니다. 향후 산업 생산에 대응하기 위해 추가될 예정입니다. 따라서 다이어프램은 매우 중요한 성능을 충족해야 합니다: 배터리의 전기화학적 성능을 저하시킬 수 없으며, 이는 주로 내부 저항으로 나타납니다. 이 성능을 평가하는 데 두 가지 매개변수가 사용됩니다:
맥멀린 수: 전해질이 포함된 다이어프램의 저항률과 전해질 자체의 저항률 간의 비율입니다. 가치가 작을수록 더 좋으며, 소비용 리튬이온 배터리의 가치는 약 8입니다.
걸리 수: 특정 압력 조건에서 일정 부피의 가스가 다이어프램의 특정 영역을 통과하는 데 걸리는 시간입니다. 이는 다이어프램과 조립된 배터리의 내부 저항에 비례하므로, 값이 클수록 내부 저항도 커집니다. 하지만 두 개의 서로 다른 다이어프램의 걸리 수를 단순히 비교하는 것은 의미가 없는데, 미세구조가 완전히 다를 수 있으나, 같은 종류의 다이어프램의 걸리 수는 내부 저항의 크기를 충분히 반영할 수 있기 때문입니다.
온도
폐쇄 전지 온도: 배터리 내부에서 발생한 발열 반응이 자가 가열, 과충전, 외부 단락으로 인해 많은 열이 발생하여 미세 기공이 닫히고, 이온의 지속적인 전달이 차단되어 열린 회로가 형성되어 배터리를 보호하는 역할을 합니다. 기공이 닫혔을 때의 온도가 폐쇄 기공 온도입니다. 하지만 소형 배터리의 경우 열 차단 메커니즘의 효과는 제한적입니다. 일반적으로 PE 파견은 130-140파운드, PP는 150파운드입니다. 폐쇄 셀 온도를 낮추는 것이 더 좋습니다.
막 파열 온도는 배터리의 내부 자가 가열을 의미하며, 외부 단락은 배터리 내부 온도를 증가시킵니다. 닫는 온도를 초과하면 미세 기공이 막혀 전류 흐름을 차단하고, 뜨거운 용융 성능의 온도가 더 올라가 다이어프램이 파열되고 배터리가 단락됩니다. 파열 시점의 온도가 파열 온도입니다. 파열 온도가 높을수록 더 좋습니다.
천공 강도
일정 속도(분당 3-5미터)에서 날카로운 모서리 없는 직경 1mm의 바늘이 고리 모양의 고정 비중격에 박힌다. 바늘이 중격을 관통할 때 가해지는 최대 힘을 천공 강도라고 합니다. 충분한 천공 강도는 리튬 수상돌기와 폴 피스 버가 다이어프램을 뚫고 단락을 일으키는 것을 방지할 수 있습니다. 펑크 저항 값은 일반적으로 300-500g 정도입니다. 하지만 테스트에서 사용하는 방법은 실제 배터리 상황과 매우 다릅니다. 두 종류의 분리기의 천공 강도를 직접 비교하는 것은 그리 합리적이지 않습니다.
기계적 강도
기계적 강도는 주로 다이어프램의 인장 강도를 의미하며, 충분한 인장 강도는 다이어프램의 변형을 방지할 수 있습니다. 다이어프램의 인장 강도는 필름 제작 공정과 관련이 있습니다. 단축 신장을 사용할 때, 다이어프램의 스트레칭 방향 강도는 수직 방향과 다릅니다; 이축 스트레칭을 사용할 때는 두 방향의 다이어프램 일관성이 비슷합니다. 일반적으로 인장 강도는 종방향 강도가 100MP 이상이어야 하고, 횡방향 강도가 너무 크지 않아야 함을 의미합니다. 너무 많으면 횡방향 수축률이 증가합니다. 이러한 수축은 리튬 배터리 제조사가 양극과 음극에 접촉할 가능성을 높입니다.
잠입
배터리의 내부 저항이 너무 크지 않도록 하기 위해서는 다이어프램이 배터리에 사용되는 전해질로 완전히 적셔야 합니다. 한편으로는 젖기 정도가 다이어프램 재료 자체와 관련이 있고, 다른 한편으로는 다이어프램의 표면과 내부 미세구조가 밀접하게 관련되어 있습니다. 더 나은 습윤성은 다이어프램과 전해질의 친화도를 높이고, 다이어프램과 전해질 사이의 접촉면을 확장하여 이온 전도도를 높이며, 배터리의 충전 및 방전 성능과 용량을 향상시킵니다. 습윤성은 액체 흡수율과 액체 보유율을 측정하여 측정할 수 있습니다.
일관성
제조 과정의 차이로 인해 다이어프램의 농도가 상당히 다를 수 있습니다. 일관성에는 닫힌 온도와 같은 자기 특성뿐만 아니라, 구멍의 일관성이나 전자현미경 관찰 두께와 같은 겉보기 일관성도 포함됩니다. 다이어프램의 일관성이 높을수록 다른 성능의 측면도 더 좋습니다.
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