Lityum pil separatörünün geliştirilmesine giriş

Lityum pil separatörü

Lityum pil separatörü, lityum pillerin dört ana malzemesinden biridir. Yalıtım katmanı ve yarı geçirgen katman olarak, lityum pillerin vazgeçilmez bir çekirdek bileşenidir. Her şeyden önce, lityum pil ayırıcı, lityum pilin katot ve anotunu ayıran ve pilin kısa devre yapmasını önleyen elektronik yalıtıma sahiptir. Lityum pillerde, lityum pil ayırıcı, katot ve anodun temas etmesini ve kısa devre yapmasını önlemek içindir.

İkinci olarak, lityum pil separatörü, lityum iyonlarının şarj ve deşarj sırasında separatörün mikro gözeneklerinden normal olarak geçebilmesini sağlamak için iyonik iletkenliğe sahip olmalıdır. Lityum pil separatörü, çok sayıda nano ölçekli mikro gözenek içeren ince bir filmdir. Mikro gözeneklerin boyutu yalnızca elektron iletimini engellemek ve kısa devreleri önlemekle kalmamalı, aynı zamanda lityum pillerin normal şekilde şarj edilebilmesi ve boşaltılabilmesi için lityum iyonlarının serbest geçişini de sağlamalıdır.

Buna ek olarak, lityum pillerin üretimi, lityum pil separatörlerinin mikro gözenek dağılımının son derece yüksek tekdüzeliğini ve tutarlılığını da gerektirir. Lityum pil separatörünün teknik olarak da doğru olması gerekir, bu da lityum pil separatörü üretim sürecinin karmaşıklığını ve yüksek teknik engelleri belirler. Yüksek performanslı lityum piller, homojen kalınlığa, mükemmel mekanik özelliklere, hava geçirgenliğine ve fiziksel ve kimyasal özelliklere sahip bir separatör gerektirir. Birçok performans göstergesinin dengelenmesi genellikle zordur ve araştırma ve geliştirme zordur.

Lityum pil separatörünün mükemmel olup olmaması, lityum pilin iç direncini, kapasitesini, döngü performansını ve güvenlik performansını doğrudan etkiler. Lityum iyon pil endüstrisi zincirinde en fazla teknik engele sahip kilit iç bileşendir. Şu anda, ticari lityum pil separatörleri çoğunlukla polietilen (PE) separatörler, polipropilen (PP) separatörler ve PE ve PP kompozit çok katmanlı mikro gözenekli membranlardır.

Lityum pil separatörünün üretim süreci

Lityum pil separatörü üretimi iki işleme ayrılır: kuru işlem ve ıslak işlem. Bunlar arasında, kuru ayırıcı üretim süreci iki teknolojiye ayrılır: tek çekme ve çift çekme. Kuru işlem ayırıcı ekipmanı olgunlaşmıştır, işlem nispeten basittir ve neredeyse hiç ısı büzülmesi olgusu olmadığı için yüksek güvenliğe sahiptir. Aynı zamanda maliyeti düşüktür ve enerji depolama, tüketici pilleri ve lityum demir fosfat güç pilleri alanları için uygundur.

Islak separatörün maliyeti kuru separatörden daha yüksektir, ancak gözeneklilik, gözenek boyutu homojenliği ve hava geçirgenliği daha iyidir ve daha ince bir separatör üretilebilir. "Islak taban separatörü + kaplama katmanı" separatörünün yüksek enerji yoğunluğuna sahip güç bataryalarının üretimi için daha uygun olduğu düşünülmektedir. 2021 yılında, Çin'in lityum pil separatörünün toplam üretimi 7,904 milyar metrekare olacak ve ıslak proses separatörünün üretim kapasitesi kuru proses diyaframlarından daha fazla olacak ve pazara hakim olmaya devam edecektir.

Lityum pil separatörünün pazar ortamı

Lityum pil ayırıcı, yeni enerji araçlarında, enerji depolama güç istasyonlarında, elektrikli bisikletlerde, elektrikli aletlerde, dijital elektronik ürünlerde ve diğer alanlarda yaygın olarak kullanılmaktadır ve güç pilleri, enerji depolama ve tüketici elektroniği alanlarında üç ana kullanım senaryosuna ayrılabilir. Son yıllarda lityum pil endüstrisi hızla gelişmiştir.

Güç bataryaları alanında, güçlü politika desteği ve artan tüketici kabulünün arka planında, yeni enerji araçlarının satışları artmaya devam etmekte ve güç bataryası pazarının hızlı büyümesini sağlamaktadır.

Enerji depolama alanında, yeni enerji güç üretimi temiz bir enerji üretim teknolojisi olarak hızla geliştirilmiştir. Bununla birlikte, yeni enerjinin değişkenliği ile elektrik şebekesinin güvenliği arasındaki çelişki öne çıkmaktadır. Enerji depolamanın geliştirilmesi, güç arzı ve talebinin eşleştirilmesi sorununu çözmenin anahtarı haline gelmiştir.

Tüketici elektroniği alanında, gelişmekte olan ülkelerdeki elektronik ürün pazarının çekilmesi ve gelişmekte olan elektronik ürünlere olan talebin artmasıyla birlikte, tüketici lityum-iyon pillerine olan talep gelecekte de güçlü kalacaktır.

Lityum pil separatörlerinin sevkiyatları önemli ölçüde artmıştır ve pazar konsantrasyonu yüksektir. İstatistiklere göre, Çin'in lityum pil ayırıcı sevkiyatları 2021 yılında 7,8 milyar metrekareye ulaşacak ve bir önceki yıla göre 100%'nin üzerinde bir artış gösterecek. Küresel pazar rekabet modeli açısından bakıldığında, 2021 yılında lityum pil ayırıcı pazar payının 73,8%'si Çin'de yoğunlaşacak ve küresel lityum pil ayırıcı arzına Çin hakim olurken, kalan ayırıcı şirketlerine Japon ve Koreli şirketler hakim olacak.

Lityum pil separatörünün gelişim trendi

Islak yöntem ve kaplama, lityum pil separatörünün gelişim trendidir. Poliolefin separatörlerin zayıf termal stabilite gibi çok belirgin dezavantajları vardır. Bu nedenle, poliolefin separatörlerin kaplanması ve modifikasyonu bir trend haline gelmiştir. Zayıf termal stabilite, halk dilinde yüksek sıcaklığa dayanıklı değildir. Lityum pil separatöründe yaygın olarak kullanılan PE ve PP aslında bir tür plastiktir. Ateşe yakın olduklarında deforme olurlar, hatta büzüşerek bir top haline gelirler. Sıcaklık ne kadar yüksek olursa olsun yanacaklardır.

Kaplama, en basit tanımıyla, orijinal diyaframın performansını artırmak için yeni bir madde ile kaplanmasıdır. Kaplamadan sonra, filmin ısı direnci ve delinme direnci önemli ölçüde iyileştirilmiş, böylece güç bataryasının hızlı şarjı ve ısı dağılımı ile bataryanın katot ve anotunun temas etmesine, yanmasına ve patlamasına neden olan ayırıcının termal büzülmesinin güvenlik sorunları hafifletilmiştir.

Islak proses separatörlerinin oranındaki artış kısmen kaplamanın ıslak prosesin güvenlik açısından eksikliğini gidermesinden kaynaklanmaktadır. Kaplama malzemesi separatörün termal büzülme oranını azaltır ve separatörün delinme direncini büyük ölçüde artırır. Aynı zamanda hava geçirgenliğini etkilemez ve lityum iyonlarının akışını sağlar.

Buna ek olarak, kaplama malzemesi elektrolit ile daha yüksek ıslanabilirlik sağlayabilir, böylece bataryanın iç direncini azaltır, bataryanın deşarj gücünü arttırır ve bataryanın çevrim ömrünü uzatır. Birlikte ele alındığında, ıslak kaplamalı ayırıcı, kuru kaplamalı ayırıcıya göre daha iyi gözenek boyutu homojenliğine, gözenekliliğe ve hava geçirgenliğine sahiptir. Islak proses separatörleri ile karşılaştırıldığında, delinme mukavemeti ve termal stabilite önemli ölçüde iyileştirilerek üçlü malzeme batarya separatörleri için en iyi seçenek haline getirilmiştir.

Daha ince separatörlerin geliştirilmesi ve aşağı akış lityum pillerin artan güvenlik gereksinimleri ile kaplamalı separatör sevkiyatları hızla artmıştır. Veriler, 2021 yılında kaplamalı filmlerin lityum pil separatör sevkiyatlarının (üçüncü taraf kaplamalar dahil) 45%'den fazlasını oluşturacağını ve 2022'de 65%'yi aşmasının beklendiğini gösteriyor.

Daha fazla ilgili makale için lütfen şu adrese başvurun Li(NiCoMn)O2 malzemesi, ilk 10 üçlü katot malzemesi üreticisi, ilk 10 lityum pil katot malzemesi üreticileri Çin'de.