バッテリーセパレーター-はじめに、必要性と機能

バッテリーのセパレーターとは何ですか？

バッテリーセパレーターは、電気的短絡を未然に防ぐために、明らかに帯電したアノードと逆に帯電したカソードの間に配置されたポリマー層です。セパレーターは、電解質によって飽和された微孔性層であり、1つのアノードから次の端子への粒子の発達を構築するための推進力として機能します。バッテリーが充電されている時点で、粒子はカソードからアノードに移動し、バッテリーが解放されると、粒子は反対方向に移動します。セパレーターは、プラス端子とマイナス端子の間を移動する粒子の量を制御し、その後、バッテリーが理想的な場合に粒子のこぼれ（自己放出）に対応します。粒子がセパレーターを無制限に通過するという事実にもかかわらず、それは電気伝導性を持たず、一般的にアイソレーターとして機能します。

化合物の安定性：セパレーターの材料は、カソードまたは電解質と反応しないはずです。それらは人工的に安定している必要があり、破損してはなりません。

厚さと強度：バッテリーセパレーターは、バッテリーのエネルギーと力の厚さを促進するのに十分スリムである必要があり、同様に、巻き取りサイクル中に伸びるのを未然に防ぐのに十分な弾性を備えている必要があります。セパレーターの標準的な厚さは25.4μmに固定されていますが、革新が積み重なるにつれて、セパレーターの厚さは、セルの特性を犠牲にすることなく、20μm、16μm、さらには12μmまで減少しました。

気孔率と気孔サイズ：セパレーターは、電解質を保持でき、さらに粒子がカソード間を移動できるようにする気孔の厚さを持っている必要があります。気孔率が大きい場合、バッテリーを閉じるときに気孔を閉じるのは困難です。 Li粒子電池セパレーターの平均気孔率は40％です。細孔のサイズは、カソードセグメントの分子サイズよりも控えめである必要があり、細孔は、複雑な構造で一貫して分散している必要があります。

温かい信頼性と閉鎖：セパレーターは、ねじれたりパッカリングしたりすることなく、広範囲の温度で安定している必要があり、温かい制御不能が発生する温度よりもいくらか低い温度で閉鎖するオプションが必要です。

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バッテリーにセパレーターが必要なのはなぜですか？

セパレーターはLi粒子のワイヤーとして充填されます

不当な暖かさでは、液化サイクルを通じてLi粒子セパレーターの細孔を閉鎖することによってシャットダウンが発生します。中心が130°C（266°F）に達すると、ポリエチレン（PE）セパレーターが柔らかくなります。これにより、粒子の媒体が停止し、セルが実行可能に閉じられます。この配置がないと、弱いセル内の熱が制御限界を超えて暖かくなり、火を噴く可能性があります。この内側のウェルビーイングワイヤーは、暖かさ、振動、スタン、アウターショートアウト、エフェクト、チート、および拘束放出テストと同様に、仰角再現を組み込んだリチウム電池の厳格な国連輸送テストに合格するのにさらに役立ちます。 （BU-304a：Li粒子に関する安全上の懸念を参照してください。）

セパレーターは、デッドボリュームを追加せず、巻き取りサイクル中に伸びる前倒しに十分な剛性を与え、生涯を通じて優れた信頼性を提供することが合理的に期待できる限り薄くする必要があります。セパレーター領域全体に均等に流用することを保証するために、細孔はシート上に一貫して広がる必要があります。さらに、セパレーターは電解液で実行可能であり、単純な湿潤を可能にする必要があります。乾燥した領域は、隆起した閉塞によって問題のある領域を作り、細胞の失望を促す可能性があります。

セパレーターはますます細くなっています。 25.4μm（1.0 mil）の厚さが基本ですが、セルの特性を完全に犠牲にすることなく、20μm、16μm、さらには12μmまで下がるものもあります。 （1ミクロン、別名μmは100万分の1メートルです。）現在のLi粒子に電解質を含むセパレーターは、電話の内容の3パーセントを占めています。

超薄型セパレーターはセキュリティ上の懸念を引き起こします。巨大なソニーの持ち帰りは、20万分の1のセル破壊が、リチウム粒子パックの約6,000,000件のレビューを開始したという和音を打ちました。まれなイベントでは、微小な金属粒子がバッテリーセルのさまざまな部分と接触し、電気的短絡を引き起こしました。言及されているソニーのセルは、20μmから25μmの範囲のセパレーターの厚さを持っていました。 （マイクロメートル（μm）は1つです-非常に多くのミリメートルです。）一部のセパレーターはわずか10μmです。法務ラボで分析されたセパレーターのミニチュアショーツは、幅が約1ミリメートルです。オールラウンドに計画されたセパレーターは、短絡の目的で溶解し、近くで閉鎖します。

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セル内のセパレーターの機能は何ですか？

バッテリーの構造の正方形はカソードとアノードであり、これらの2つの端子はセパレーターによって分離されています。セパレーターは電解質で飽和しており、充電時およびスイッチオンリリース時にカソードからアノードへの粒子の発達を促進する推進力を構築します。粒子は、電子を失ったり、拾ったりして、電荷を帯びた分子です。粒子がアノード間を自由に通過するという事実にもかかわらず、セパレーターは導電性のないアイソレーターです。

セパレーターを通過する可能性のある適度な量の電流は自己解放型であり、これはすべてのバッテリーでさまざまな程度で利用できます。最後の自己解放は、容量が遅れている間、バッテリーの充電を消耗します。図1は、アノード間にセパレーターと粒子ストリームがあるリチウム粒子セルの構造の正方形を表しています。

鉛腐食性やニッケルカドミウムなど、初期のバッテリーは圧倒されました。 1947年の固定ニッケルカドミウムの改良と1970年代のサポートフリー鉛腐食により、電解質は透過性セパレーターに保持され、アノードに対して圧縮されて物質応答を達成します。しっかりとねじれた、または積み重ねられたセパレータ/カソードプランは、オーバーフロータイプに匹敵する展示を提供する強力な機械ユニットを形成しますが、より控えめで、こぼれることなくあらゆる方向に導入できます。充電中に発生するガスは吸収され、ベントを未然に防ぐことができれば、水の不幸はありません。

初期のセパレーターは、弾性のあるガラス繊維のもつれ、セルロース、およびポリエチレンプラスチックでできていました。木材が最初の決定でしたが、電解質で崩壊しました。ニッケルベースのバッテリーは、透過性ポリオレフィンムービー、ナイロン、またはセロハンのセパレーターを使用します。固定鉛腐食適応で摂取されたガラスもつれ（AGM）は、硫酸腐食性物質によって吸収されるセパレーターとしてガラス繊維もつれを利用します。

1970年代に作成された以前のゲル化した鉛腐食性物質は、硫酸腐食性物質をシリカゲル化の専門家とブレンドすることにより、流体電解質を半固体の接着剤に変換します。ゲル電池とAGM電池は、実行時にわずかなコントラストがあります。ゲル電池は、一般的に、UPSおよびAGMのスターターおよび深遠サイクルアプリケーションで使用されます。