تاثیر جداکننده روی باتریهای لیتیوم یون
🔄 آخرین بهروزرسانی: آذر 1404
سپراتور (جداکننده) باتری چیست؟
باتری های لیتیوم یون گونه ای از باتری های قابل شارژ هستند که در دنیای امروزی به طور گسترده مورد استفاده قرار می گیرند. یکی از عوامل بسیار مهمی که روی طول عمر این باتری ها اثر مخرب دارد ایجاد اتصال کوتاه در آنهاست (منظور از اتصال کوتاه تماس مستقیم بین کاتد و آند است). برای جلوگیری از اتصال کوتاه می توان از جداکننده ها یا سپراتورها استفاده کرد.
استفاده از جداکننده ها علاوه بر مزیتی که دارد شامل ایراداتی ازجمله داغ شدن در دماهای بالا و عدم تحمل فشار می باشد بنابراین باید روی بهبود پایداری حرارتی جداکننده ها بیشتر کار کرد. درحال حاضر بیشترین نگرانی مصرف کنندگان در مورد انفجار باتری می باشد و این امر اغلب از ذوب شدن جداکننده ها شروع می شود. در ادامه به تاثیر جداکننده بر باتری و ارائه راهکارهایی برای برطرف کردن داغی آنها خواهیم پرداخت.
جایگاه جداکننده ها در فناوری باتریهای لیتیوم یون
جداکنندهها یا سپراتورها در باتریهای لیتیوم یون، نقش حیاتی در افزایش ایمنی و بهبود عملکرد ایفا میکنند. این لایههای نازک بین کاتد و آند قرار گرفته و مانع از تماس مستقیم آنها میشوند، در حالی که به یونهای لیتیوم اجازه حرکت آزادانه بین دو الکترود را میدهند. توسعه جداکنندههایی با مواد جدید که پایداری حرارتی بالاتری دارند، به طور قابل توجهی خطرات ناشی از اتصال کوتاه و داغ شدن باتریها را کاهش داده و عمر مفید آنها را افزایش میدهد.
نقش جداکنندهها در مدیریت دمای باتریهای نسل جدید
مدیریت حرارت در باتریهای لیتیوم یون یکی از مسائل کلیدی در طراحی سیستمهای ذخیرهسازی انرژی است. جداکنندههای پیشرفته با پوششهای سرامیکی یا مواد پلیمری مقاوم به حرارت، به کنترل بهتر دما و جلوگیری از افزایش ناگهانی گرما کمک میکنند. در این راستا، فناوریهای خود-خاموشکننده که به صورت خودکار با افزایش دما، واکنش نشان داده و جریان الکتریکی را متوقف میکنند، میتوانند به ایمنی بیشتر باتریها و جلوگیری از انفجار یا آتشسوزی منجر شوند.
چالشهای پیش روی مواد جداکننده
با وجود پیشرفتها در طراحی جداکنندهها، چالشهایی همچنان پابرجاست. استفاده از پلیمرهای سنتی مانند پلیپروپیلن و پلیاتیلن به دلیل نقطه ذوب پایین میتواند در دماهای بالا خطرناک باشد. این امر به ویژه در کاربردهایی مانند خودروهای الکتریکی که باتریها تحت فشار و حرارت زیاد قرار میگیرند، نگرانیهای ایمنی را افزایش میدهد. توسعه مواد پیشرفته با مقاومت بیشتر در برابر حرارت و فشار، کلید حل این مسئله خواهد بود.
” بیشتر بخوانید: انواع پک باتری لیتیوم یون “
استفاده از پوشش سرامیکی
یکی از این راهکارها استفاده از پوشش های سرامیکی بر روی جداکننده ها (separator) است که این امر سبب کنترل گرما و فشار می شود. تنها نکته ای که دارد این پوشش ها تاحدودی سبب افزایش ضخامت جدا کننده ها می شود و ممکن است چسبندگی جدا کننده ها را نیز تحت تاثیر قرار دهد.
استفاده از پوشش پلیمری
روش بعدی استفاده از پوشش های پلیمری می باشد که این فرایند به پلیمریزاسیون پیوندی معروف است. این پوشش ها از واکنش های شیمیایی میان مونومرها (اجزای سازنده مولکول های پلیمری) ساخته می شوند.
براساس مطالعات انجام شده این روش از یک لایه دی اکسید سیلیکون یکنواخت بر روی جداکننده ی پلی پروپیلن بوجود امده که باعث ایجاد پایداری حرارتی وحفظ ضخامت واستحکام می شود و همچنین کمک به حفظ انرژی در باتری می کند.
هدف اصلی استفاده از جداکننده در باتری دستیابی به ایده ال ترین حالت ممکن باتری در وسایل نقلیه رانندگی است. در وسایل نقلیه رانندگی ایمنی و کنترل پایداری و حرارت باتری از اهمیت بالایی برخوردار است. فلذا در این صورت میتوان اطمینان بیشتری برای انتخاب وسایل نقلیه ی الکتریکی به مردم بدهیم. (منبع: سایت sciencedaily)
” بیشتر بخوانید: سازههای بتنی KGP در نقش باتری “
تأثیر کیفیت جداکننده ها بر عملکرد باتریها
کیفیت و ساختار جداکننده یا سپراتورها میتواند به طور مستقیم بر میزان ظرفیت شارژ، سرعت تخلیه و طول عمر باتری تأثیر بگذارد. استفاده از جداکنندههای نازکتر با مقاومت داخلی کمتر باعث افزایش ظرفیت انرژی ذخیرهشده و بهبود سرعت شارژ میشود. این پیشرفتها نهتنها در خودروهای برقی، بلکه در وسایلی مانند گوشیهای هوشمند و لپتاپها نیز اهمیت بالایی دارند. هرچه ضخامت جداکننده کاهش پیدا کند، انرژی بیشتری در همان فضای فیزیکی ذخیره خواهد شد.
اهمیت تست و ارزیابی جداکننده های جدید
با توسعه مواد جدید برای جداکنندهها، انجام آزمایشهای گسترده برای ارزیابی عملکرد حرارتی، مکانیکی و شیمیایی آنها ضروری است. تستهای استرس حرارتی و فشار میتوانند میزان ایمنی مواد جدید را مشخص کنند. همکاری بین دانشگاهها، شرکتهای فناوری و تولیدکنندگان باتری به تسریع توسعه جداکنندههای بهینه کمک میکند که میتوانند نسل جدیدی از باتریهای امنتر و با کارایی بالاتر را به بازار عرضه کنند.
آینده جداکننده ها و نقش فناوریهای نوین
پیشرفتهای آینده در حوزه نانومواد و ترکیبات چندلایه میتواند جداکنندههای باتری را به سطح جدیدی از کارایی برساند. استفاده از مواد نانوکامپوزیت برای کاهش ضخامت و افزایش مقاومت مکانیکی، به بهبود چگالی انرژی و کاهش وزن باتریها کمک خواهد کرد. همچنین، کاربرد پوششهای هوشمند با قابلیت تنظیم دما میتواند به جلوگیری از افزایش دما و بهبود ایمنی در سیستمهای باتری منجر شود. این تحولات میتوانند نقطه عطفی در توسعه باتریهای پیشرفته و گسترش خودروهای الکتریکی باشند.
