Pemisah Baterai – Yang Perlu Anda Ketahui

Kita semua tahu tentang baterai. Kami juga membiasakan diri dengan cara kerjanya. Baterai memastikan perangkat elektronik portabel kita (ponsel, laptop, dll.) terisi penuh. Tapi, kebanyakan dari kita tidak mengerti cara kerja baterai. Akan membantu jika Anda tidak khawatir. Artikel ini menyederhanakan dan menjelaskan semua yang perlu Anda ketahui tentang pemisah baterai.

Mari selami.

Apa Sebenarnya Pemisah Baterai?

Struktur Baterai Lithium-ion

Pemisah baterai adalah membran permeabel antara anoda dan katodanya. Keduanya adalah elektroda baterai.

Pemisah memisahkan kedua elektroda untuk menghindari korsleting listrik. Anoda adalah elektroda positif, dan katoda adalah elektroda negatif.

Juga, pemisah adalah komponen penting. Ini bertindak sebagai bagian elektron ke dan dari katoda atau anoda. Pemisah baterai harus berpori untuk memungkinkan pengangkutan ion litium.

Performa dan efisiensi baterai Lithium-ion bergantung pada sifat dan struktur separator.

Apa Fungsi Pemisah Baterai?

Fungsi pemisah baterai adalah untuk menjamin keamanan dengan menghindari korsleting.

Tapi bukan itu saja.

Peran utama pemisah baterai adalah untuk memungkinkan pergerakan ion yang aman. Inilah yang membuat baterai mengisi perangkat elektronik Anda.

Pergerakan elektron dari anoda ke katoda terjadi ketika baterai sedang diisi. Dan ketika elektron bergerak secara terbalik, dari katoda ke anoda, baterai habis.

Bagaimana Struktur Pemisah Baterai?

Strukturnya terdiri dari tiga bagian – katoda, anoda, dan pemisah berpori. Sederhana, bukan?

Mari kita lihat gambar di bawah ini.

Struktur Sel AA

Pergerakan elektron berasal dari elektroda anoda atau katoda. Katoda adalah elektroda negatif, sedangkan anoda adalah elektroda positif, tergantung pada peran pengisian atau pengosongan baterai.

Pemisah berpori untuk memungkinkan pergerakan elektron. Untuk efisiensi, separator biasanya terdiri dari membran polimer yang membentuk lapisan berpori mikro.

Meskipun pori-pori tidak terlihat oleh mata manusia, pori-pori tersebut memungkinkan pergerakan ion lithium.

Tanpa pemisah, fungsi baterai menjadi batal. Film poliolefin berpori mengontrol kebocoran ion ketika baterai tambahan ideal (pengosongan otomatis).

Lapisan mikropori tidak memungkinkan konduktivitas listrik, sehingga selalu bertindak sebagai isolator.

Satu-satunya catatan adalah bahwa suhu mempengaruhi kinerja separator. Jika suhu naik ke titik tertentu, pori-pori tersumbat dan menutup. Oleh karena itu, ia menghentikan pergerakan ion lithium.

Bahan Apa yang Membuat Pemisah Komersial Baterai?

Bahannya harus non-konduktor. Dan harus memiliki stabilitas termal yang hebat (dijelaskan nanti di artikel ini).

Pabrikan menggunakan kadar poliolefin khusus untuk menghasilkan baterai lithium-ion yang dapat diisi ulang. Bahan poliolefin dihasilkan dengan melaminasi polietilen dan polipropilen secara bersamaan.

Poliolefin lebih disukai karena sifat mekaniknya, stabilitas kimianya. Perusahaan juga lebih memilih poliolefin karena biayanya yang rendah.

Gambar di bawah adalah pemisah baterai poliolefin, sehingga dapat diterapkan pada baterai isi ulang.

Sumber:Plasticstoday.com

Selain poliolefin, bahan lain termasuk:

• Polivinil klorida
• Lapisan pelapis keramik nilon
• Poliester
• Asbes
• Kaca dan
• Tetrafluoroetilena.

Proses Pembuatan untuk Pemisah Baterai

Seperti strukturnya, proses pembuatan pemisah baterai sederhana. Prosesnya adalah dengan meregangkan atau mengolah bahan poliolefin secara basah.

Prosedur kering melibatkan penggunaan kekuatan mekanik untuk membuat pori-pori. Dan cocok untuk kepadatan daya yang lebih tinggi.

Proses basah melibatkan penambahan aditif ke bahan film poliolefin. Jadi, ini adalah proses kimia untuk menciptakan pori-pori.

Meski sederhana, proses kering menyebabkan pori-pori memiliki ukuran yang berbeda-beda. Hasilnya adalah pengurangan efektivitas separator. Prosedur kering juga melemahkan separator, sehingga meminimalkan kekuatan tusukannya.

Proses basah sedikit lebih rumit – dan juga mahal. Untungnya, ini menciptakan ukuran pori yang sama untuk separator. Hasilnya adalah peningkatan keterbasahan.

Catatan tambahan – Keterbasahan adalah kemampuan pemisah baterai untuk “membasahi” dengan larutan elektrolitnya. Meskipun proses basah efektif, namun tidak meningkatkan retensi elektrolit.

Apakah Sifat Pemisah Baterai?

Pertanyaannya membantu memahami apa yang membuat pemisah baterai tambahan yang baik. Pemisah tidak hanya bertanggung jawab atas efisiensi baterai tetapi juga keselamatan.

Kami paling memahami kedua persyaratan (efisiensi dan keamanan) dengan memeriksa sifat mereka yang berbeda. Jadi mari kita pergi.

Baterai Lithium-Ion

1. Stabilitas Kimia

Seperti yang sudah Anda ketahui, pemisah baterai harus memiliki sifat non-konduktivitas. Artinya, pemisah tidak boleh bereaksi dengan elektroda anoda atau katoda.

Selain itu, separator harus tetap stabil secara kimiawi. Sekali lagi, ini memastikan pemisah tidak bereaksi dengan elektrolit cair. Stabilitas tersebut membantu baterai mengatasi degradasi.

2. Ketebalan dan Kekuatan Mekanik

Tujuannya adalah untuk mengembangkan baterai tipis tanpa kehilangan kekuatan mekaniknya. Dengan kata lain, saat pemisah baterai Li-Ion tipis, ini membantu mengurangi kepadatan daya dan energinya.

Dengan pemikiran ini, produsen baterai memastikan baterai utama memiliki kekuatan tarik yang cukup. Ini membantu mencegah baterai meregang, terutama selama proses penggulungan.

3. Porositas dan Kepadatan Pori

Tujuannya adalah agar separator memiliki kerapatan pori yang tinggi. Ini menahan elektrolit dan memungkinkan pergerakan bebas ion litium di antara elektroda.

Porositas separator tidak boleh terlalu besar, tidak terlalu kecil. Ukuran pori harus cukup lebar untuk menutup setiap kali baterai mati.

Kami mengukur porositas separator dalam persentase. Porositas rata-rata adalah 40 persen. Dan ya, pori-pori harus memiliki distribusi yang seragam.

4. Stabilitas Termal

Pemisah harus tahan dan tahan terhadap berbagai suhu. Seharusnya tidak melengkung atau mengerut dalam suhu yang sangat tinggi. Pemisah harus dimatikan pada suhu yang lebih rendah dari titik leleh polimer sebelum pelarian termal . Intinya, ini adalah proses anil.

Tantangan (dan Solusi) dengan Pemisah Baterai?

Oke, ada perkembangan konstan untuk meningkatkan kinerja baterai Li-ion isi ulang. Namun, hal itu menemui beberapa tantangan.

Sebagian besar tantangan ini disebabkan oleh kebutuhan yang muncul. Misalnya, ada kebutuhan dan persyaratan baterai untuk menahan suhu tinggi.

Juga, ada kebutuhan baterai untuk bertahan lama tanpa mengorbankan sifat selnya.

Beberapa tantangan yang dihadapi dalam pembuatan separator baterai antara lain:

a) Kebutuhan untuk memproduksi pemisah yang lebih tipis

b) Untuk meningkatkan keterbasahan

c) Niat untuk meningkatkan kinerja baterai pada suhu tinggi

Biarkan saya menjelaskan tantangan ini lebih lanjut.

Kebutuhan akan kinerja termal yang stabil disebabkan oleh penemuan jaringan listrik dan mobil listrik. Kedua penemuan ini membutuhkan baterai tugas berat yang tahan terhadap suhu tinggi.

Produsen meningkatkan kinerja sel dengan menggunakan bahan baru. Stabilitas termal lebih baik daripada poliolefin.

Kebutuhan untuk meningkatkan keterbasahan adalah karena ketidakcocokan poliolefin. Pilihan polimer tidak kompatibel dengan bahan elektrolit umum.

Elektrolit konvensional yang baru merupakan karakteristik dari konstanta dielektrik yang tinggi. Yang membantu mempersingkat proses pembuatan baterai.

Pada saat yang sama, ketidakcocokan poliolefin menghasilkan distribusi arus yang tidak merata. Hasilnya adalah baterai utama yang tidak cukup lama mengisi daya perangkat listrik Anda.

Akhirnya, selalu ada permintaan untuk memiliki baterai yang lebih tipis. Seperti yang diharapkan, ini menantang. Baterai membutuhkan elektroda yang lebih tebal untuk menampung lebih banyak muatan. Meskipun demikian, perusahaan datang dengan nilai poliolefin khusus untuk meningkatkan berat molekul tinggi Lid.

Apakah Ada Perkembangan di Baterai Lithium Ion?

Produsen membakar minyak tengah malam untuk meningkatkan kinerja pemisah baterai.

Perusahaan mengembangkan cara unik (dan mungkin dipatenkan) untuk meningkatkan keterbasahan dan stabilitas termal. Mari kita lihat beberapa peningkatan sejauh ini.

Baterai Lithium-Ion

a) Mendekorasi Separator dengan Nanopartikel Silika

Prosesnya melibatkan menempelkan nanopartikel silika ke pori-pori pemisah dan dinding pori. Hasil yang diharapkan adalah peningkatan keterbasahan terhadap elektrolit baterai. Metode ini juga meningkatkan ketahanan baterai terhadap panas.

Sementara bahan pemisah meningkatkan ketahanan panas, nanopartikel silika meningkatkan keterbasahan.

b) Menggunakan Proses Inversi Fase untuk Menghasilkan PEI Novel (Polyetherimides)

Prosesnya melibatkan penggunaan PD dan BPADA untuk memproduksi separator. Ini sangat membantu karena pemisah baterai sekarang memiliki sifat yang lebih baik. Misalnya, pemisah dapat menangani berbagai konduktivitas.

PEI juga membantu meminimalkan tingkat pembengkakan baterai. Dengan demikian, ini menghasilkan penyerapan elektrolit yang cepat.

Lebih baik lagi, pemisah baterai menampilkan stabilitas termal hingga 220 °C.

c) Hidrogen Induced Crosslinking (HHC)

Teknik ini adalah ikatan silang kovalen dari polietilen oksida ke pemisah PP. Efeknya adalah peningkatan afinitas elektrolit poliolefin.

Dengan modifikasi seperti itu, baterai Li-ion memiliki retensi kapasitas tinggi. Baterai juga memiliki resistansi internal yang rendah.

Kesimpulan

Seperti yang telah kita lihat, pemisah baterai adalah membran permeabel yang bertindak sebagai isolator. Ini memisahkan katoda (elektroda negatif) dari anoda (elektroda positif).

Separator merupakan material vital karena menentukan efektivitas baterai. Dengan separator yang sangat andal, baterai sekunder memiliki kualitas yang sama rendahnya.

Produsen baterai menemukan teknologi pemisah baterai baru untuk meningkatkan kinerjanya. Misalnya, baterai sekunder tersebut berlaku di PCB (papan sirkuit tercetak), tersedia di WellPCB.