使用一个数学模型来研究凝胶电解液体系中隔膜的厚度的影响。结果发现当厚度在52微米以下时,厚度的下降只会引起电池的电阻电压降的微小降低,而电极的电压降变化非常大。电池的放电过程建立了一个数学模型。他们的模型预测将隔膜的厚度从25微米升高到100微米,放电容量从95%降为90%;厚度进一步增加到200微米时,放电容量降为75%。这些理论上的结果表明,常用的隔膜(25~37微米厚)不会明显限制锂的质量传递。
近来已经出现为锂离子电池使用电活性聚合物以起到过充保护的作用。将电活性的聚合物添加在隔膜中是一种新颖的保护过充的方法。建立了一个数学模型来解释例如聚噻吩这样的电活性聚合物怎样为锂离子电池提供过充保护。模型显示,当电池电势超过聚合物的氧化电势时,电池在几分钟内从电池转化为电阻,然后形成了稳定的过充状态。
铅酸电池隔板理想的电池隔膜应该非常薄、对电解液离子的穿透没有任何阻力、对隔离开的电极间的电子有无穷的电阻、高度弯曲以防止枝晶生长并且呈化学惰性。不幸的是,现实的世界中,这种理想的情况是不存在的。现实世界中的隔膜是通过制厚度和孔隙率,使离子电导率达到需要程度的电绝缘性薄膜。
没有哪一种单一的隔膜能够满足电池设计的所有要求,人们不得不选择各种性能的妥协。当然,究竟适不适合还需要应用来决定。我们希望这篇文章能成为一个有用的工具,帮助电池制造者们为他们的电池和装置选择最适合的隔膜。这里提供的信息是纯粹技术性的,不包含任何其他非常重要的参数,如产品价格、实用性和长期稳定性。
因为厚度更薄能够使电池的功率和容量更大,所以对更薄的隔膜的需求一直存在,尤其是用于便携设备的锂离子电池。然而保证电池的安全性非常重要,隔膜在其中起到了最重要的作用。所以必须在保证电池安全的前提下优化电池的各个部分来提升电池的性能。隔膜制造商和电池制造商应该携手共同开发具有更高的实用性和性能表现的下一代电池,但是头脑中永远不要忘记安全。
广泛的总结中的各种各样的电池隔膜。很多隔膜明显都是可用的而且是电池中的危险部件。在许多情况下,隔膜是限制电池寿命和性能的主要因素。因此,发展更高性能的隔膜将有助于发展更高容量的电池。
从历史上说,直到近些年为止,大部分的隔膜和滤膜都不是专门为电池发明的。所以未来的研究应该是为电池专门量身定做相应的隔膜。隔膜研究的目的应为:1.找到新的成本合适的隔膜,2.了解隔膜在电池中的性能,3.根据电池的表现、寿命和安全性优化隔膜的性能。达到这些目的的一个方法是设计能够反映隔膜的电阻、厚度、孔径、收缩、弯曲和机械强度对电池的表现和安全性所产生的影响的数学模型。未来的隔膜需要更好的绝缘性、机械过滤性能和独一的电化学性能。