La performance de la séparateur La sécurité des batteries au lithium est étroitement liée à la résistance à la traction, au retrait thermique et à la perforation du séparateur, qui sont directement liés aux performances de la cellule. Les revêtements céramiques, les plus répandus sur le marché, offrent une bonne stabilité et un faible retrait thermique. Cet article explique brièvement l'influence de l'épaisseur de la couche céramique du diaphragme sur la sécurité de la cellule.

À mesure que l’épaisseur du diaphragme devient plus fine, séparateur en céramique Le revêtement est devenu un processus supplémentaire indispensable. Le revêtement simple ou double face, symétrique ou asymétrique, influence la résistance à la traction, le taux de retrait thermique et la résistance à la perforation du diaphragme.

JE. Définition

1. Résistance à la traction : contrainte maximale (en MPa) qu'un diaphragme peut supporter pendant le processus d'étirement, reflétant la capacité du matériau à résister à la déchirure.

2. Taux de retrait thermique : Le taux de retrait dimensionnel (%) du diaphragme après avoir été maintenu à haute température pendant une certaine période de temps, reflétant la stabilité thermique du matériau.

3. Résistance à la perforation : Force minimale (unité : N) requise pour que le diaphragme soit percé par une aiguille en acier (par exemple φ 1 mm), reflétant la capacité du matériau à résister à la pénétration d'objets tranchants.

II. L'influence des différents paramètres du diaphragme sur la sécurité des cellules de batterie :

1. Résistance à la traction : La résistance à la traction détermine la stabilité mécanique de la membrane, et sa réaction directe est la tension de la membrane. Une résistance à la traction insuffisante peut entraîner des ruptures ou des microfissures dues à une tension insuffisante ou fluctuante dans le bobinage des cellules de batterie, ce qui peut sérieusement entraîner un désalignement des pôles et provoquer directement des courts-circuits. Lorsque des cellules de batterie carrées sont conditionnées dans un boîtier, la membrane doit résister à la contrainte de compression du groupe d'électrodes. Les séparateurs à faible résistance peuvent se rompre sous l'effet de la déformation par compression, en particulier dans les cellules de batterie de grande taille (comme les cellules de stockage d'énergie), où le risque est plus élevé.

2. Taux de retrait thermique : Le taux de retrait thermique reflète la stabilité thermique du diaphragme. Il est particulièrement visible à haute température. Lors de tests tels que la surcharge et le choc thermique, nous constatons que les membranes à faible retrait thermique ont plus de chances de réussir le test. En effet, la contraction du diaphragme sous l'effet de la chaleur peut provoquer un contact direct entre les plaques d'électrode positive et négative, générant une chaleur importante. D'où un risque d'emballement thermique.

3. Résistance à la perforation : Capacité du matériau de réaction à résister à la pénétration d'objets tranchants. Les plus importants sont les bavures, les poussières métalliques, etc. Une résistance à la perforation trop faible peut entraîner la perforation de la membrane par des corps étrangers tels que des bavures et de la poussière pendant le processus de production, créant un court-circuit et affectant la sécurité de la cellule de batterie. De plus, le matériau de l'électrode peut se fissurer en raison des variations de volume pendant le cyclage, et la pointe de la fissure peut percer la membrane. De plus, les exigences en matière de résistance à la perforation de la membrane sont plus élevées dans les systèmes solides à haute densité énergétique et haute pression.

III Les avantages de l’augmentation de l’épaisseur de la couche céramique sur les performances de la cellule de batterie :

1. L'augmentation de l'épaisseur de la couche céramique améliore considérablement les performances de sécurité des cellules de batterie. Elle améliore également la résistance à la traction et à l'usure de la membrane, réduisant ainsi les dommages mécaniques lors des processus d'enroulement ou de laminage.

2. L'augmentation de l'épaisseur de la couche céramique améliore considérablement la résistance du diaphragme aux hautes températures et la sécurité thermique de la cellule. Les particules céramiques retardent le transfert de chaleur grâce à des barrières physiques. La couche céramique maintient la stabilité structurelle à haute température, empêchant ainsi le diaphragme de court-circuiter les électrodes positive et négative en raison du retrait thermique.

③ L'augmentation de l'épaisseur de la couche de céramique peut améliorer la résistance à la perforation du diaphragme. Un revêtement céramique épais peut offrir un meilleur support mécanique et empêcher les dendrites de lithium de percer la membrane.

④ L'augmentation de l'épaisseur de la couche céramique peut augmenter la capacité d'absorption de liquide de la batterie, ce qui est bénéfique pour le stockage de l'électrolyte et a un effet positif sur le cycle cellulaire.

Inconvénient:

1. L'augmentation de l'épaisseur de la couche de céramique entraîne une augmentation des coûts. Plus la couche est épaisse, plus le coût est élevé. Les céramiques double face sont également plus chères que les céramiques simple face.

2. Dans une certaine mesure, cela affecte la densité énergétique de la cellule de batterie. Le revêtement céramique du diaphragme n'influence pas la capacité de stockage, mais augmente le poids de la cellule.

③ L'épaississement de la couche céramique affectera également la migration des ions lithium dans une certaine mesure, et un revêtement épais signifie que le chemin de migration des batteries au lithium est plus long.