מה זה מפריד?
מפריד
המפריד הוא מרכיב מכריע בסוללות ליתיום-יון. זוהי ממברנה מיקרו-נקבובית המשמשת להפרדה בין האלקטרודות החיוביות והשליליות, והיא חומר פולימרי פונקציונלי עם מבנה מיקרו-נקבי בקנה מידה ננו, כפי שמוצג באיור 7-9. הביצועים של המפריד קובעים את מבנה הממשק של הסוללה, ההתנגדות הפנימית ומאפיינים אחרים, המשפיעים ישירות על הקיבולת, חיי המחזור והבטיחות שלה. מפריד בעל ביצועים גבוהים-ממלא תפקיד חיוני בשיפור הביצועים הכוללים של הסוללה. תפקידו העיקרי הוא למנוע קצרים הנגרמים ממגע אלקטרודות תוך מתן אפשרות ליוני אלקטרוליטים לעבור דרכם. עבור סוללות ליתיום-, מאחר שהאלקטרוליט הוא מערכת ממיסים אורגניים, נדרשים חומרים מפרידים עמידים בפני ממסים אורגניים. בדרך כלל, נעשה שימוש בממברנות נקבוביות של פוליאולפין{10}}גבוהות.
הביצועים של מפריד סוללות הליתיום- קובעים את מבנה הממשק וההתנגדות הפנימית של הסוללה, ומשפיעים ישירות על הקיבולת, חיי המחזור והבטיחות שלה. הדרישות הטכניות למפרידי סוללות ליתיום- הן:
1) ביצועי בידוד: המפריד הוא מבודד מוליך חשמלי, המבטיח בידוד מכני בין האלקטרודות החיוביות והשליליות.
2) מוליכות יונית גבוהה: עליו למזער את ההתנגדות לתנועה של יוני אלקטרוליט, בעל גודל נקבוביות ונקבוביות מסוימים כדי להבטיח התנגדות נמוכה ומוליכות יונית גבוהה, המאפשרים חדירות ליתיום- טובה.
3) יציבות כימית ואינרטיות אלקטרוכימית: היא חייבת להיות יציבה מספיק כנגד האלקטרוליט, זיהומים פוטנציאליים, מגיבים אלקטרודות ותוצרי תגובה אלקטרודות, ולמנוע פירוק או פירוק. מכיוון שממס האלקטרוליט הוא תרכובת אורגנית קוטבית חזקה, המפריד חייב להיות עמיד בפני קורוזיה אלקטרוליטים ובעל יציבות כימית ואלקטרוכימית מספקת.
4) דחייה מינימלית מהאלקטרוליט: עליו להיות בעל יכולת הרטבה טובה לאלקטרוליט ויכולת ספיגת נוזלים ושימור לחות מספקת.
5) נדרש חוזק מכני גבוה למניעת קריעה ועיוות במהלך העיבוד. תכונות מכניות מספיקות, כולל חוזק ניקוב וחוזק מתיחה, הן חיוניות, תוך מזעור העובי.
6) יציבות מימדית היא קריטית. שינוי ממדי מינימלי מתחת לנקודת ההיתוך הכרחי כדי למנוע קצרים בין האלקטרודות החיוביות והשליליות. יציבות מרחבית טובה ושטיחות, יחד עם אחידות גבוהה בעובי ובגודל הנקבוביות, חשובים אף הם.
7) יציבות תרמית טובה והגנה אוטומטית על כיבוי חיוניים. סוללות חשמל מציבות דרישות גבוהות עוד יותר מהמפריד, בדרך כלל משתמשות בממברנות מרוכבות.
8) נדרשת הצטמקות תרמית מינימלית כדי למנוע ביעילות נדידה של חלקיקים, קולואידים או חומרים מסיסים אחרים בין האלקטרודות החיוביות והשליליות. אחרת, קצרים חשמליים עלולים להתרחש, מה שיוביל לבריחת סוללה תרמית.
למערכות ויישומים שונים של סוללות ליתיום-יש דרישות שונות למפרידים.
