Úvod
Lithium-iontové sekundární články, nazývané také dobíjecí baterie, (zde označované jako "lithium-iontové baterie") se díky své vysoké hustotě energie a napětí článků široce používají jako zdroje energie pro informační terminály a spotřební elektroniku atd. V poslední době je zcela zřejmá rostoucí míra jejich rozšíření do oblastí běžného použití v domácnostech, včetně hybridních a elektrických vozidel, a zdá se být zřejmé, že poptávka po nich v budoucnu dále poroste.
Vzhledem k tomu, že lithium-iontové baterie mohou být někdy nestabilní v důsledku zkratu, nadměrného nabíjení a vybíjení, nárazu atd., jsou na úrovni bateriových komponent zabudovány různé ochranné mechanismy, které mají zajistit bezpečnost.
Z těchto součástí lithium-iontové baterie separátor zabraňuje kontaktu mezi kladnou a zápornou elektrodou a zároveň plní úlohu distančního prvku, který umožňuje průchod iontů lithia. Plní však také funkci
zabraňuje zvýšení teploty baterie v důsledku nadměrného proudu v případě zkratu.
Protože je separátor lithium-iontové baterie usazen tak, že přichází do styku s drsnými povrchy kladných a záporných pólů, je vyžadována vysoká mechanická pevnost. Tato mechanická pevnost musí být zachována i v případě, že dojde k určitému zvýšení teploty, což je do určité míry běžné například při nabíjení baterie. Proto jsme provedli měření průraznosti a tahové zkoušky separátoru, abychom vyhodnotili změny pevnosti s ohledem na změny teploty. Tento dokument uvádí aktuální příklady těchto zkoušek.
Doplněk)
Pokud jde o separátor lithium-iontových baterií, byly předchozí příklady hodnocení představeny také v aplikačních novinkách T146 "Measurement of Separator in Lithium-Ion Battery" a i229 "Multi- Faceted Approach for Evaluating Lithium-Ion Battery Separators".
Test propíchnutí
Vzorky se skládaly z oddělovačů vyjmutých ze dvou lithium-iontových baterií (válcového tvaru) používaných v malých elektrických zařízeních a měřili jsme změny propichovacích charakteristik v důsledku změn teploty prostředí. Na obr. 1 je uveden přehled zkušebních podmínek a v tab. 1 jsou uvedeny podrobnosti o zkušebních podmínkách.
Zkouška tahem
Separátory použité pro tahové zkoušky byly odebrány z komerčně dostupných lithium-iontových baterií (čtvercového tvaru), takže byly použity 2 typy vzorků (dále označované jako vzorky (1) a (2)), které obsahovaly jako hlavní složku PE (polyethylen). Při provádění tahových zkoušek byl každý vzorek separátoru (jak je znázorněno na obr. 3(a)) vytvarován do vzorků ve tvaru činek orientovaných ve směru podélné a šířkové osy každého separátoru, jak je znázorněno na obr. 3(b). Celková délka všech vzorků byla 35 mm, přičemž rovnoběžný řez měl rozměry 10 (D) × 2 (Š) mm.
V tabulce 3 jsou uvedeny podmínky tahové zkoušky, které byly použity.
Na obr. 4 a 5 jsou znázorněny křivky napětí a deformace pro vzorek (1) v podélném a šířkovém směru.
Na obr. 6 a 7 jsou znázorněny křivky napětí a deformace pro vzorek (2) v podélném a šířkovém směru.
V tabulce 4 jsou uvedeny zkušební hodnoty mechanických vlastností získané při jednotlivých teplotách.