Welche Voraussetzungen müssen Separatormaterialien erfüllen, um die Sicherheit von Lithium-Ionen-Batterien zu gewährleisten?

Eine Lithium-Ionen-Batterie besteht sowohl aus positiven als auch negativen Ladungen. An der Anode finden Sie eine positive Ladung und an der Kathode eine negative Ladung. Es ist notwendig, eine Wand zwischen diesen beiden Ladungen zu errichten, damit sie nicht kollidieren und einen Kurzschluss in der Batterie verursachen. Dies ist nur möglich, wenn Sie eine Trennung zwischen Anode und Kathode installieren. Das separate Material, das in Lithium-Ionen-Batterien verwendet wird, ist Kunststoff.

Polyolefine sind das Kunststoffmaterial, das üblicherweise als Separator in Lithium-Ionen-Batterien zwischen Anode und Kathode verwendet wird. Es handelt sich um ein Polyethylen niedriger Dichte mit einem Dichtebereich von 0,910 bis 0,940 g/cm3.

Verschiedene Batterien können je nach Design und Herstellungsmaterial unterschiedliche Arten von Separatoren haben. Bei Lithium-Ionen-Batterien muss das Separatormaterial Polyolefine sein, da diese eine höhere chemische Stabilität, thermische Stabilität und eine bessere Leistung beim Infiltrations- oder Benetzungsprozess aufweisen.

Polyolefine schützen die Lithium-Ionen-Batterie vor Kurzschlüssen

Ist es notwendig, bei einer Lithium-Ionen-Batterie eine Trennung zwischen Anode und Kathode einzubauen? Die Antwort ist ja; Wie kann man sonst die positiven und negativen Ladungen auf Distanz halten? Wenn diese Ladungen jedoch frei im Inneren der Lithium-Ionen-Batterie kollidieren, wird das verheerende Folgen haben.

Es kommt zu einem Kurzschluss, der wiederum einen Funken in der Batterie verursacht, und Sie können sich die Folgen vorstellen. Polyolefine halten also die negativen und positiven Ladungen auf Abstand, sodass sie nicht kollidieren und reagieren.

Chemische Stabilität

Wir haben über die Notwendigkeit von Polyolefinen als Separator in den Lithium-Ionen-Batterien gesprochen, aber welche Eigenschaften muss es als Separatormaterial haben? Nun, eine der wichtigsten Eigenschaften ist, dass es chemisch stabil sein muss. Liegt keine chemische Stabilität vor, reagiert es mit positiven und negativen Ladungen. Chemische Stabilität wäre also die erste Voraussetzung für einen Separator für Lithium-Ionen-Batterien. Polyolefine sind chemisch stabil, da sie thermoplastisch sind.

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Hochtemperaturbeständigkeit

In Lithium-Ionen-Batterien kann die Temperatur ansteigen und die Bewegung der Elektronen wird dadurch etwas chaotisch. In dieser Situation überbrückt der Separator den Abstand zwischen den negativen und positiven Ladungen, also der Anode und der Kathode, um die Sicherheit zu gewährleisten und einen Kurzschluss zu vermeiden.

Der Separator muss eine hohe Temperaturbeständigkeit aufweisen, und in Lithium-Ionen-Batterien sind Polyolefine bisher die besten Separatoren. Es handelt sich um einen Thermoplast mit hoher Beständigkeit gegen extreme Temperaturen.

Sie werden überrascht sein, dass dieser Spezialkunststoff auch bei Temperaturen von bis zu 80 Grad Celsius noch seinen Dienst verrichtet. Es verträgt Temperaturen bis zu 90 Grad Celsius und ist damit das perfekte Separatormaterial für Lithium-Ionen-Batterien. Ihre Batterie explodiert nicht, wenn Sie den richtigen Separator eingebaut haben.

Flexibel und robust

Polyolefine sind ein Kunststoffseparatormaterial, das sie flexibel macht. Dies bedeutet jedoch nicht, dass sie nicht die Festigkeit haben, um die Anoden- und Kathodenladungen auf Distanz zu halten.

Polyolefine sind flexibel, aber gleichzeitig robust, was dazu beiträgt, den internen Schaltkreis der Lithium-Ionen-Zellen sicher und auf Abstand zu halten. Die Flexibilität des Separators erleichtert Ihnen die Installation, Sie müssen jedoch bei der Ausführung dieser Aufgabe vorsichtig sein.

Sie müssen den Separator an der optimalen Stelle innerhalb der Lithium-Ionen-Batterie zwischen den Lithium-Ionen-Zellen installieren. Bei der Installation des Separatormaterials wären Präzision und Konzentration erforderlich.

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Infiltration

Der Separator ist ein wichtiger Bestandteil von Lithium-Ionen-Batterien, der die positiven und negativen Ladungen in einem optimalen Abstand hält, damit sie keinen Kurzschluss verursachen. Es gibt noch einen weiteren wichtigen Faktor, den Sie kennen müssen, und zwar die Elektrolytbenetzung, oder man kann es Infiltration nennen, die im Inneren von Lithium-Ionen-Batterien stattfindet. Die Elektrolytabsorption ist ein wichtiger Prozess, der für den Ionentransport stattfinden muss.

Sie müssen wissen, dass es eine Grenze gibt, bis zu der die Batterie die Elektrolyte absorbieren kann, da dies für einen hohen Ionentransport erforderlich ist, sodass Lithium-Ionen-Batterien zuverlässiger werden.

Der Separator hält den Versickerungsprozess unter Kontrolle

Die Elektrolytabsorption ist ein kritischer und dringend benötigter Prozess in Lithium-Ionen-Batterien, um die Ionen zu bewegen. Was passiert, wenn die Batterie schnell Elektrolyte aufnimmt? Dies ist nicht ideal, da dies nicht passieren kann, es sei denn, Sie möchten einen Kurzschluss in der Batterie haben.

Hier kommt der Separator zum Einsatz, um das Gleichgewicht zu halten und den Infiltrationsprozess bzw. Benetzungsprozess von Elektrolyten zu kontrollieren.

Die Batterie muss die Elektrolyte optimal absorbieren und das Separatormaterial, Polyolefine, wird die zusätzlichen Elektrolyte absorbieren.

Wenn der Separator die Elektrolyte aufnimmt, hilft er dabei, den Innenwiderstand auszugleichen, und dieser muss in den Lithium-Ionen-Batterien niedrig sein. Dies führt zu einer hohen Ionenproduktivität, die die Lithium-Ionen-Batterien verbessert und eine hohe Leistung gewährleistet.

Thermische Stabilität

Wie oben erwähnt, handelt es sich bei Polyolefinen um Thermoplaste, was bedeutet, dass sie thermisch stabil sind, um der Temperatur im Inneren der Lithium-Ionen-Batterie standzuhalten. Polyolefine weisen eine höhere Temperaturbeständigkeit auf, was sie zu einem idealen Separatormaterial macht. Die Temperatur im Inneren von Lithium-Ionen-Batterien kann auf ein bedrohliches Niveau ansteigen, bei dem jeder andere Kunststoff schmelzen würde.

Bei Polyolefinen ist das nicht der Fall, da sie Temperaturen von bis zu 80 Grad Celsius über einen längeren Zeitraum und 95 Grad Celsius für etwas kürzere Zeit aushalten. Nun können Sie sich die thermische Stabilitätseigenschaft von Polyolefinen vorstellen, und dies wäre das beste Separatormaterial, um Anode und Kathode bei extremen Temperaturen auf Abstand zu halten.

Letzte Worte:

In Lithium-Ionen-Batterien spielt das Separatormaterial eine wichtige Rolle, da es sonst zu einem Kurzschluss im Inneren der Batterie kommen kann. Wie Sie oben gelesen haben, hält der richtige Separator die Kathode und die Anode auf Abstand und die Ladungen kollidieren nicht, sodass keine Gefahr eines Kurzschlusses besteht. Es ist notwendig, das richtige Separatormaterial mit allen oben besprochenen Eigenschaften auszuwählen.