Сепаратор в аккумуляторе: Роль сепараторов в конструкции АКБ

Содержание

Сепараторы для свинцово-кислотных аккумуляторов | Аккумуляторные батареи

Подробности: Категория: Оборудование

эксплуатация
ремонт
хранение энергии

Содержание материала

Аккумуляторные батареи
Электрические характеристики аккумуляторных батарей
Принцип действия аккумулятора
Свинцово-кислотные аккумуляторы
Пластины аккумуляторов
Сепараторы для свинцово-кислотных аккумуляторов
Сосуды для свинцово-кислотных аккумуляторов
Сборка для свинцово-кислотных аккумуляторов
Железо–никелевые аккумуляторы
Никель-кадмиевые аккумуляторы
Серебряно-цинковые аккумуляторы
Электролит для свинцовых аккумуляторов
Свойства щелочных электролитов
Приготовление электролита
Источники повреждений аккумуляторных батарей
Заряд аккумуляторных батарей
Зарядные устройства
Ремонт аккумуляторных батарей
Оборудование мастерской по ремонту аккумуляторных батарей
Ремонт
Сборка аккумуляторных батарей
Охрана труда и техника безопасности

Особенности эксплуатации аккумуляторных батарей на электростанциях и подстанциях
Основные сведения по монтажу
Порядок эксплуатации аккумуляторных батарей
Техническое обслуживание аккумуляторных батарей

Страница 6 из 26

2. 5. Сепараторы для свинцово-кислотных аккумуляторов

Сепараторы применяются для предупреждения металлического соединения между пластинами различной полярности и в то же время сохранить электролитическую проводимость. В настоящее время применяются следующие типы сепараторов: деревянные фанеры, эбонитовые перфорированные и гофрированные сепараторы, сепараторы из пористой резины, сепараторы из стекловойлока, из хлорвинила и другие разнообразные типы сепараторов.
а) Деревянные сепараторы. Для производства сепараторов применяются определенные древесные породы, а именно: кедр, ольха, тополь, некоторые виды сосны, кипарис.

Сепараторный шпон готовится двумя способами — лущением и радиальной резкой.
Лущение обеспечивает большую производительность и несколько меньше отходов, радиальная резка позволяет получать шпон с параллельными волокнами, более прочный и с несколько лучшей электропроводностью.
Браковка производится по средним пробам, проверяются размеры, механическая обработка, наличие плесени, сучков и влажность.

Для того чтобы шпон превратился в сепаратор, он должен быть обработан для удаления из древесины инкрустирующих веществ, которые увеличивают электрическое сопротивление сепаратора и, разлагаясь в серной кислоте, образуют уксусную кислоту, вызывающую коррозию свинца. Для выщелачивания шпон погружается в раствор каустической соды, выдерживается в нем в течение нескольких часов при температурах от 50 до 1000C, в зависимости от принятой технологии и породы древесины. При варке в щелочи из древесины удаляются главным образом лигнин, смолы, терпены, белковые вещества и жиры. Целлюлоза должна, по возможности, сохраниться, чтобы сохранилась структура древесины и достаточная ее прочность.
После выщелачивания шпон промывают в холодной воде для удаления щелочи и придания ему жесткости. Для оберегания от плесени при длительном хранении, обрабатывают слабым раствором серной кислоты.
Сепараторы имеют решающее значение для батарей плотной сборки, рассчитанных на. отдачу больших токов при коротких режимах.

Особенно отчетливо сказывается качество сепарации при низких температурах. В этом отношении, а также с точки зрения срока службы, деревянный сепаратор нельзя считать удовлетворительным. Поэтому, несмотря на малую стоимость шпона, для улучшения электрических характеристик и повышения срока службы батарей применяются другие виды сепарации. Следует, однако, учесть, что древесина благоприятно действует на отрицательные пластины, уменьшая усадку активной массы. Поэтому, применяя другие сепараторы, необходимо вводить древесную муку или древесные экстракты в состав губчатого свинца отрицательной пластины в качестве расширителя.

б) Эбонитовые и резиновые сепараторы. Перфорированные и прорезные эбонитовые сепараторы нашли широкое применение во всевозможных типах аккумуляторов.
Они удерживают активную массу положительных пластин от оползания и защищают применяющиеся в комбинации с ними сепараторы других типов от непосредственного окисляющего действия двуокиси свинца.

Перфорированные эбонитовые сепараторы вообще употребляются в комбинации с деревянными сепараторами, сепараторами из пористой резины со стекловойлоком. Перфорированные сепараторы во всех случаях, исключая комбинацию с сепараторами из стекловойлока, помещаются в непосредственном соприкосновении с положительными пластинами. Сепараторы из стекловойлока помещаются между положительной пластиной и перфорированным сепаратором. Толщина листов эбонита примерно 0,4 мм . Перфорация применяется круглая, в виде удлиненных прорезей и специальной формы.
Предпочтение отдается перфорации в виде прорезей, так как узкие длинные прорези эффективно предупреждают выпадение активной массы положительных пластин, сохраняя одновременно достаточную проводимость.
Некоторые из специальных форм перфорации предусматривают более легкое удаление пузырьков газа.
Достоинство любой формы и типа перфорации может быть оценено по так называемому коэффициенту открытия, под которым понимается средний процент площади сепаратора, занятой отверстиями.

Сепараторы с круглой перфорацией при числе отверстий от 3 до 35 на 1 см²имеют открытую поверхность от 13 до 46%. Узкие прорези при ширине 0,3–0,5 мми длине 4,5 – 6,5 мми числе прорезей на 1 см²от 12 до 20 обеспечивают открытую поверхность сепаратора до 40%. Разные типы перфорированных сепараторов показаны на рис. 2.1. Поскольку открытие поверхности в перфорированных сепараторах достигается за счет потери материала при штамповке, величина открытия имеет важное значение при определении характеристики аккумулятора. Слишком большое открытие, а, следовательно, и большая потеря материала обусловят малую механическую прочность сепаратора и склонность к поломкам. Слишком малое открытие заметно повышает внутреннее сопротивление аккумулятора.

Рис.2.1. Типы перфорации резиновых сепараторов.
1, 2 -круглая перфорация; 3 — специальная форма перфорации; 4, 5, б — щелевая перфорация.
Хлорвиниловые сепараторы

. Отличными свойствами обладают сепараторы из перфорированных и гофрированных листов хлорвинила.

Благодаря прочности и вязкости этого материала коэффициент открытия может быть доведен до 60 – 70%, Волнистая поверхность хорошо сохраняется до температуры 70 – 80°. Химическая стойкость хлорвинила, особенно по отношению к кислотам, выше, чем у эбонита и других сепараторных материалов, кроме стекла.
Сепараторы из пористой резины (мипоровые). Эти сепараторы в соответствии с исходным сырьем, применяющимся для их изготовления, делятся на несколько категорий: сепараторы из латекса, сепараторы из пульверизованной резины и т. д.
Латекс, содержащий около 40% каучука, смешивается с необходимым количеством серы и слабым раствором сернокислого магния. Добавляются также фенол или древесный экстракт для повышения срока службы отрицательных пластин, материалы, повышающие пористость, предупреждающие слишком быстрое створаживание, например, казеин, и т. д.

Вулканизация проводится с сохранением воды, содержащейся в порах коагулированного латекса. Пористость готового продукта после сушки регулируется количеством воды к латексе перед вулканизацией и может быть получена в пределах 15 — 80%.

Количество пор на 1 см²площади сепаратора при пористости в 50% оценивается приблизительно в 500000000.
Мипор-сепараторы готовятся также из синтетического каучука, причем исходным продуктом служит искусственный латекс.
Волокнисто-резиновые сепараторы ранее изготовлялись в виде тонких листов вулканизированной резины, пронизанных сотнями тысяч нитей, которые играли роль маленьких фитильков, теперь они изготовляются в виде латексных сепараторов, содержащих ткань в сочетании с латексом.
Сепараторы из пористого эбонита по ряду известных способов приготовляются из пульверизованного, частично или полностью вулканизированного каучука, к которому добавляется небольшое количество невулканизированного каучука. Материал формуется и прессуется, чтобы получить требующуюся форму. Готовые изделия укрепляются повторной вулканизацией. Иногда каучуку добавляют древесную муку, абсорбирующие коллоиды и т. д. Готовые сепараторы часто пропитывают силикагелем.

Поры таких сепараторов значительно большего размера, чем у сепараторов из микропористой резины. Пористость лежит в пределах 20–60%. Другие виды пористых сепараторов изготовляются прессовкой нагретой смеси измельченной резины и силикагеля.
в) Сепараторы из стеклянного волокна.За последние годы нашли широкое применение сепараторы из стеклянного волокна (стекловойлочные). Для лучшей защиты положительной активной массы от выпадения в аккумуляторе они устанавливаются непосредственно у положительных пластин. Одновременно эти сепараторы служат как бы резервуаром для электролита. Стекловойлочные сепараторы употребляются всегда в комбинации с другими типами сепараторов: перфорированными эбонитовыми микропористыми резиновыми или деревянными. Толщина стеклянного волокна 8 – 16 микрон. Стеклянный войлок поставляется в виде листов толщиной до 1,6 мм нескольких сортов.

г) Гладкие сепараторы. При сборке некоторых типов аккумуляторов в стеклянных сосудах, где размещение пластин более свободное, чем в компактных портативных аккумуляторах, применяются гладкие микропористые резиновые или деревянные сепараторы.

Они обычно усиливаются деревянными разрезанными вдоль палочками или резиновыми полосками.
Панцирные аккумуляторы снабжаются гладкими сепараторами из микропористой резины. Необходимый объем электролита в положительных пластинах этих аккумуляторов обеспечивается соответственной конструкцией. Вертикальные эбонитовые трубки служат двум целям: защите активной массы от выпадения и как дополнительные сепараторы.
Для лучшего доступа электролита трубки по длине снабжены узкими прорезями.
Сепараторы всегда устанавливаются ребристой стороной к положительной пластине. Это делается по нескольким причинам. Поверхность соприкосновения сепаратора с энергично окисляющей двуокисью свинца сводится к минимуму. Обеспечивается больший объем электролита около пластины, используемый во время разряда. При разрядах короткими режимами максимальная емкость положительных пластин может быть использована только при достаточно высоких концентрациях кислоты. Поэтому для поддержания концентрации необходимо, чтобы около положительной пластины имелся запас электролита.

Отрицательные пластины могут отдавать максимальные емкости при сравнительно низких концентрациях кислоты. Гладкая сторона сепаратора, обращенная к отрицательной пластине, защищает активную массу пластин от выпадения.
Надлежащая толщина сепаратора определяется назначением аккумулятора. Стартерные и осветительные аккумуляторы, разряжаемые большими токами, по необходимости должны иметь малое внутреннее сопротивление. Для них поэтому требуются тонкие сепараторы, обычно до 2 ммтолщиной.
Аккумуляторы для целей сигнализации, разряжаемые малыми токами, собираются из толстых пластин и, толстых сепараторов. Сепараторы для таких аккумуляторов могут иметь толщину от 6 до 10 мм.

Назад
Вперёд

Назад
Вперёд

Вы здесь:
Главная
org/ListItem»> Книги
Оборудование
Монтаж электрооборудования

Еще по теме:

Предремонтные испытания электрических машин
Взрывозащищенная контрольно-измерительная и аппаратура автоматики
Ремонт электрооборудования на судах
Интеграция системы передачи и хранения ремонтных заявок с системой их режимной проработки
Строительство, реконструкция и ремонт дымовых труб

Микропористый сепаратор — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 3

Cтраница 3

Допускаемой предельной температурой для кислотных аккумуляторов с деревянными элементами изоляции считается 40 С. При применении микропористых сепараторов из резины и пластмассы может быть допущен верхний предел температуры 55J С. Однако такие температуры являются нежелательными, так как снижается срок службы пластин, в особенности отрицательных. Для аккумуляторов типа ЭН верхний предел температуры электролита ограничен 45 С. [31]

Назначение микропористых сепараторов и требования, предъявляемые к ним. В современных свинцовых аккумуляторах применяют микропористые сепараторы, которые предохраняют пластины разного знака от коротких замыканий, фиксируют расстояние между пластинами для предупреждения их сдвига при тряске аккумулятора и создают необходимый запас электролита в междуэлектродном пространстве и у электродов, обеспечивая высокую электропроводность. [32]

В свинцовом аккумуляторе применяются также сепараторы из волнистого перфорированного винипласта, перфорированного и прорезного эбонита и макропористого стеклянного войлока. Первые два применяются в комбинации с различными микропористыми сепараторами и служат для фиксирования расстояния между электродами, для облегчения доступа кислоты к положительному электроду, а также для защиты микропористого сепаратора от непосредственного окисляющего действия двуокиси свинца и отчасти для уменьшения выпадения активной массы положительного электрода. Стекловойлочные сепараторы применяются в основном для предохранения от оплывания положительной активной массы. Одновременно эти сепараторы служат как бы резервуаром для электролита. Однако в них легко удерживаются и газовые пузыри, что нежелательно по многим причинам. [33]

В нашей стране производство мипластовых сепараторов составляет 86 % всего выпуска микропористых сепараторов. [34]

Микропористый резиновый сепаратор. [35]

К ним относятся: поралит — альфа-целлюлоза, пропитанная смолой; пормакс — микропористый сепаратор из тюливинилхлорида; дарак-состоящий из двух листов бумаги разных сортов, пропитанных смолой и ламинированных. [36]

Для цилиндрических фольговых НКГ-аккумуляторов характерны тонкие эластичные электроды, имеющие фольговый каркас. Положительный электрод является спеченным, отрицательный — прессованным. Электроды, разделенные тонким микропористым сепаратором, туго скручены с спиральный рулон и плотно вставлены в цилиндрический стальной корпус. Аккумуляторы этого типа нередко называют рулонными. [38]

Для цилиндрических фольговых НКГ-аккумуляторов характерны тонкие эластичные электроды, имеющие фольговый каркас. Положительный электрод является спеченным, отрицательный — прессованным. Электроды, разделенные тонким микропористым сепаратором, туго скручены в спиральный рулон и плотно вставлены в цилиндрический стальной корпус. Аккумуляторы этого типа нередко называют рулонными. [39]

Но эти ткани очень дорогие и не могут быть использованы для серийного выпуска аккумуляторов для нужд промышленности. Ценным материалом для изготовления микропористых сепараторов химических источников тока является диафрагма типа ФП. Этот материал, например ФПП-15, прессуют под давлением от 100 до 400 кГ / см2 и обрабатывают смачивателем типа ОП-7, ОП-10. ФП представляет собой слоистый сепаратор, состоящий из капроновых или хлориновых тканей, щелочестойких бумаг и гидрофильных щелочестойких пленок. [40]

Сепараторы стартерных аккумуляторных батарей, изготовленные из мипласта ( а и мипора ( б. [41]

Обычно сепараторы имеют с одной стороны ребристую поверхность ( рис. 4.5), которая для лучшего доступа электролита обращена к положительному электроду. В качестве крупнопористых сепараторов применяют также листы ( маты) из стеклянного волокна, пропитанного кислотостойким связующим компаундом. Они применяются только в сочетании с микропористыми сепараторами. Такие комбинированные сепараторы называются двойными. При этом сепаратор из стеклянного волокна устанавливается к положительному электроду. Прилегая плотно к его поверхности, он предохраняет активную массу от оплывания и увеличивает срок службы аккумуляторных батарей. [42]

В аккумуляторах, которые собраны трлько с одинарными ребристыми микропористыми сепараторами, к отрицательной активной массе бывает обращена гладкая сторона сепараторов, а к положительной активной массе — их ребра. Положительные электроды при этом в основном открыты для прямого контакта с электролитом. При сборке с двойными сепараторами ( у отрицательного электрода — микропористые сепараторы, а у положительного электрода — сепараторы из стеклянного волокна) доступ кислоты к положительной активной массе происходит только сквозь поры сепараторов из стеклянного волокна. [43]

Схема ламели.

| Блок ламельных пластин. [44]

Длина их зависит от конструкции аккумуляторов. Трубки стан дартизованы и имеют толщину 4 64 и 6 35 мм при длине 114 мм соответственно емкость их после заполнения массой 0 625 и 1 25 а-ч В стальной сосуд вставляют необходимое количество пластин каждого знака заряда. Между пластинами для фиксирования зазоров прокладывают эбонитовые палочки, или другие сепараторы Отверстия в ламелях делают мелкими, и масса через них почти ш вымывается, поэтому здесь микропористые сепараторы не используются. [45]

Страницы: 1 2 3 4

ENERGON

24.03.2021

Свинцово-кислотные АКБ

ТЕХНОЛОГИЯ IC POWER

Ассортимент аккумуляторных батарей марки DELTA внушительный. И только в аккумуляторных батареях серий DTM-I и GEL реализован функциональный ЖК-дисплей, на котором отображается оценочный уровень заряда аккумулятора, текущее напряжение и количество дней эксплуатации. В случае низкого заряда, технической неисправности или других нарушений при эксплуатации система оповестит звуковым сигналом и предупреждением на дисплее.

Работа функционального ЖК-дисплея реализована через технологию IC Power. С помощью IC Power осуществляется формирование различных напряжений, необходимых для питания, например, экрана, клавиатуры и любого другого устройства.

Важно помнить, что ЖК-дисплей не является полноценным измерительным прибором и отображает оценочную ёмкость аккумуляторной батареи. Измерения фактической ёмкости должны проводиться в соответствии с ГОСТ Р МЭК 60896-21-2013.

КАК ПРОДЛИТЬ «ЖИЗНЬ» АККУМУЛЯТОРА

Ещё одним преимуществом АКБ серий DTM-I и GEL является возможность однократного увеличения срока службы батарей в процессе эксплуатации. Продлить «жизнь» аккумулятора помогут контейнеры со специальным раствором серной кислоты, поставляемые в комплекте. Несложная система долива специализированного раствора даёт возможность увеличить срок службы батареи на 15–30%. Для удобства потребителей на корпус каждого аккумулятора производитель нанёс информационные наклейки с подробным руководством по использованию дисплея и по доливу состава (рис. 1).

АКБ БЕЗ ОБСЛУЖИВАНИЯ

Аккумуляторы серий DTM-I и GEL имеют низкое внутреннее сопротивление и высокую плотность энергии, полностью герметичную конструкцию, вследствие чего утечка электролита невозможна, наличие системы внутренней рекомбинации газа позволяет полностью отказаться от долива воды, а также отсутствуют ограничения на перевозку воздушным, железнодорожным или автотранспортом, что позволяет реализовывать проекты по всей территории РФ.

РАЗНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ – РАЗНЫЕ СФЕРЫ ПРИМЕНЕНИЯ

AGM-аккумуляторы Delta DTM-I

В аккумуляторных батареях (рис. 2), изготовленных по технологии AGM (Absorber Glass Mat), в качестве сепаратора используется пористый стекловолоконный материал. Этот стекловолоконный материал является абсорбером, то есть способен поглощать жидкости и газы. Микропоры стекловолоконного сепаратора заполнены электролитом. В микропорах сепаратора также происходит циркуляция газов, которые выделяются при эксплуатации свинцового аккумулятора.

Следует отметить, что в свободном состоянии электролит отсутствует.

Аккумуляторы, изготовленные по технологии AGM, наиболее часто используются для бесперебойного питания на сравнительно непродолжительных интервалах времени 15–300 минут. Циклический срок службы АКБ, выполненных по технологии AGM, представлен на рис. 3.

Гелевые аккумуляторы Delta GEL

В аккумуляторных батареях, выполненных по технологии AGM+GEL (рис. 4), в качестве сепаратора используется стекловолоконный пористый сепаратор, который пропитан электролитом. Помимо пропитанного стекловолоконного сепаратора в аккумуляторе присутствует гель. Этот гель представляет собой силикатный загуститель (соль кремниевой кислоты), пропитанный электролитом. Визуально гель похож на желеобразную массу. В начале эксплуатации гель подсушивается и в нём образуются трещины, которые являются дополнительными каналами для циркуляции газов. Добавление гелеобразного электролита приводит к увеличению циклического ресурса и уменьшению саморазряда.

Учитывая, что при автономном энергоснабжении от возобновляемых источников энергии полный заряд АКБ носит вероятностный характер и не всегда своевременно осуществим из-за отсутствия генерации по какой-либо причине, аккумуляторы, изготовленные по технологии GEL+AGM, допустимо разряжать при длительных интервалах даже до 1,8 В/эл. Циклический срок службы АКБ, выполненных по технологии GEL+AGM, представлен на рис. 5.

СОВЕТ ЭКСПЕРТА

При выборе аккумуляторной батареи необходимо учитывать не только мощность потребления, время автономной работы и рабочее напряжение, но и технологию, по которой изготовлен аккумулятор.

Так как аккумуляторы, обладающие схожими разрядными характеристиками и одинаковым сроком службы, имеют разное назначение, то при выборе АКБ необходимо принимать во внимание совокупность многих эксплуатационных факторов. При неверном выборе АКБ, например, в составе солнечной батареи, мы не получим эффективной работы.

Сделать технически верный и обоснованный выбор АКБ вам помогут инженеры ENERGON. Вовремя принять необходимые меры для корректной работы аккумуляторов позволяют умные свинцово-кислотные АКБ серии Delta DTM-I и GEL с ЖК-дисплеем, на котором отображается статус работы оборудования.

1314-200 | Однонаправленный сепаратор батареи 12 В, 200 А

Перейти в конец галереи изображений

Перейти в начало галереи изображений

Описание

Аккумулятор 12 В, 200 А Соленоид с дополнительным пуском

The Sure Разделители силовых батарей предназначены для использования в приложениях с несколькими батареями и гарантируют, что ваша основная батарея (№ 1) получит заряд в первую очередь. Как только он определит, что зарядный ток хороший и поступает на основную батарею, он позволит зарядному току пройти на вспомогательную батарею.

Тип сепаратора: Однонаправленный
«Однонаправленный» сепаратор батареи означает, что зарядный ток идет только в одном (однонаправленном) направлении, в том числе от одного источника заряда к сети. батарея — затем на Вспомогательную батарею. Sure Power 1314-200 будет ждать, пока ваш основной аккумулятор не покажет надлежащий уровень заряда (от 13,2 до 13,4 вольт). Как только он обнаружит это, соленоид «закроется» и позволит пройти зарядному току, что затем позволит вашей вспомогательной батарее начать получать заряд. Как только источник заряда будет отключен, соленоид батареи Sure Power (1314-200) «откроется», отделив батареи друг от друга.

SPECIFICATIONS
Voltage : 12 Volts DC
Amperage : 200 Amps

FEATURES
Auxiliary Start-Assist : ( Start Signal должно быть не менее 3 вольт )
Когда стартер активирован, разделитель аккумуляторов (1314-200) сравнивает напряжение обоих блоков аккумуляторов (основного и вспомогательного). Если основная батарея имеет меньшую мощность, чем батарея вспомогательных батарей, соленоид сработает и соединит обе батареи друг с другом для дополнительной пусковой мощности.
Защита системы зарядки :
После запуска двигателя сепаратор батареи (1314-200) контролирует батарею шасси и систему зарядки. Когда система зарядки доводит основную батарею до 13,2 В (указывает на полную зарядку), соленоид «закрывается», позволяя току проходить к вашей вспомогательной батарее. Если разряд в системе зарядки (вызванный зарядкой Вспомогательной батареи) приводит к тому, что напряжение заряда становится ниже 12,8 В, соленоид «открывается», что отключает Вспомогательную батарею от зарядки. Затем он вернет основной аккумулятор в состояние полного заряда (от 13,2 до 13,4 В), он снова «закроется» и повторит попытку. Этот процесс повторяется до тех пор, пока источник заряда не будет удален (выключен). Эта функция защищает ваш источник зарядки, никогда не позволяя ему преждевременно «умереть».

ДОКУМЕНТАЦИЯ
При нажатии на ссылку откроется новая вкладка в вашем веб-браузере.
Техническое описание: Однонаправленный сепаратор аккумуляторов (1314-200)
Инструкции по установке: Однонаправленный сепаратор аккумуляторов (1314-200)

ПОЧЕМУ ПОКУПАТЬ SEPARATOR A S?
ПРОСТАЯ УСТАНОВКА (инструкции находятся ниже в разделе «Документация».
5 соединений (требуется 3) :
Основной аккумулятор к соленоиду (СТОП/ШПИЛЬКА). Соленоид к вспомогательной батарее (POST/STUD). Заземляющий провод (вкладка .250).
(дополнительно): имеется одна вкладка .250 для светового индикатора, который показывает, когда работает «вспомогательная функция запуска».
(дополнительно) : Вспомогательный пусковой переключатель (вкладка .250). Обычно он подключается к выключателю зажигания автомобиля, его можно подключить к любому выключателю с соответствующими характеристиками.
ПРИОРИТЕТНАЯ ЗАРЯДКА АККУМУЛЯТОРА
Сепаратор батарей (1314-200) ожидает, пока батарея, подключенная к активному источнику зарядки, не достигнет 13,2 В, прежде чем соединиться параллельно и зарядить оставшиеся батареи. Система отключается примерно при 12,8 Вольт.
ЗАРЯДКА НЕСКОЛЬКИХ АККУМУЛЯТОРОВ
Разделитель аккумуляторов позволяет заряжать несколько аккумуляторов от одного источника (обычно, но не обязательно, от генератора переменного тока). Когда батареи не заряжаются, разделитель батарей отделяет или изолирует батареи.
ФУНКЦИЯ ПОМОЩИ ЗАПУСКУ
Дополнительный ввод с ключа или ручного переключателя запрограммирует сепаратор батарей на параллельное подключение батарей во время запуска. Эта функция сработает только в том случае, если дополнительная батарея имеет достаточную мощность для облегчения запуска.
ПРЕДОТВРАЩАЕТ ПЕРЕГРУЗКУ СИСТЕМЫ ЗАРЯДКИ
Если потребляемый ток больше, чем может обеспечить источник зарядки, сепаратор батарей автоматически разделит батареи, таким образом направив весь доступный зарядный ток на батарею, напрямую подключенную к источнику зарядки. Затем система перезагрузится и снова попытается зарядить вспомогательную батарею. Временная задержка предотвращает ложное срабатывание.

Профиль производителя: Sure Power Industries
Sure Power Industries (теперь часть Eaton/Cooper Bussmann) предоставляет широкий спектр качественных продуктов и инженерных услуг, предназначенных для помощи в управлении электрическими системами постоянного тока. С момента изобретения изолятора аккумуляторной батареи в 1959 году компания Sure Power занимается разработкой и производством инновационных, надежных и конкурентоспособных по цене продуктов и услуг для самых разных рынков, включая внедорожные, автобусные и грузовые, морские и автомобильные.

Дополнительная информация

Дополнительная информация
Название продукта	Sure Power 1314-200 \| 12-вольтовый, 200-амперный, однонаправленный аккумуляторный сепаратор с доп. Start
SKU	1314-200
Price	133. 99
Brand	SURE POWER INC.
Custom Stock Status

Информация о доставке

Предупреждение:

Этот продукт может подвергнуть вас воздействию химических веществ

, известных в штате Калифорния как вызывающие рак и наносящие вред репродуктивной системе.

Для получения дополнительной информации посетите веб-сайт www.p65warnings.ca.gov.

Литий-ионные аккумуляторы, Часть 4: Сепараторы

Сепараторы в литий-ионных (Li-ion) аккумуляторах буквально разделяют анод и катод для предотвращения короткого замыкания. Современная технология сепарации также способствует термостабильности и безопасности ячейки. Сепараторы влияют на несколько рабочих параметров батареи, включая срок службы, удельную энергию и мощность, а также безопасность. Сепаратор увеличивает внутреннее сопротивление ячейки, а сам сепаратор занимает ценное пространство внутри литий-ионного аккумулятора, что делает оптимизацию сепаратора важной частью конструкции литий-ионного аккумулятора. В этом разделе часто задаваемых вопросов кратко рассматривается работа сепаратора и ключевые показатели производительности, рассматриваются распространенные материалы сепаратора для повышения безопасности литий-ионных аккумуляторов, рассматривается возможное использование функциональных сепараторов, которые сочетают в себе работу сепаратора и электролита, и завершается рассмотрением UL 259.1 Схема исследования сепараторов аккумуляторных батарей.

Сепараторы из ионов лития должны быть электрохимически и химически стабильны по отношению к электролиту и электродным материалам, поскольку сепаратор не участвует в окислительно-восстановительных (окислительно-восстановительных) реакциях, которые производят поток электричества (рис. 1) . Сепараторы работают в сильно окислительных и восстановительных условиях и должны быть механически прочными и способными выдерживать высокие нагрузки при сборке и эксплуатации аккумуляторов.

Рисунок 1: Схематическое изображение сепаратора в цилиндрическом элементе литий-ионной батареи и увеличенное поперечное сечение слоистой структуры. (Изображение: молекулы MDPI)

Сепараторные материалы включают: Нетканые материалы состоят из изготовленного листа, полотна или мата из направленно или беспорядочно ориентированных волокон. Жидкие мембраны на подложке состоят из твердой и жидкой фаз, содержащихся внутри микропористого сепаратора. Некоторые полимерные электролиты образуют комплексы с солями щелочных металлов, которые образуют ионные проводники, служащие твердыми электролитами. Твердые ионные проводники могут служить как сепаратором, так и электролитом. Независимо от используемого материала аккумуляторные сепараторы представляют собой сложные конструкции, которые должны удовлетворять широкому кругу иногда противоречащих друг другу требований к производительности (рис. 2) .

Рисунок 2: Важные рабочие характеристики сепараторов. (Изображение: Материалы MDPI )

Химическая стабильность : Материал сепаратора должен быть химически стабилен по отношению к электролиту и электродным материалам в сильно реактивных средах, когда батарея полностью заряжена.

Толщина и прочность : Сепаратор батареи должен быть достаточно тонким, чтобы поддерживать плотность энергии и мощности батареи, и иметь достаточную прочность на растяжение, чтобы предотвратить растяжение или повреждение в процессе намотки. Толщина сепаратора варьируется от 25,4 мкм до 12 мкм, в зависимости от химической системы, без ущерба для свойств ячейки. Сепаратор не должен быть проколот частицами или структурами, давящими на его поверхность, чтобы предотвратить короткое замыкание.

Пористость и размер пор : Стандартная пористость сепаратора составляет 40 процентов. Если пористость больше, может быть трудно закрыть поры во время отключения батареи. Поры должны содержать электролит и обеспечивать движение ионов между электродами. Поры должны быть равномерно распределены и иметь извилистую структуру, обеспечивающую равномерное распределение тока по всему сепаратору при подавлении роста Li на аноде.

Термическая стабильность и отключение : Сепаратор должен быть термически стабильным при нормальных рабочих температурах и иметь возможность отключаться при температуре немного ниже температуры, при которой происходит тепловой разгон.

Смачиваемость : Электролит должен быть совместим с электролитом, обеспечивающим полное смачивание, и электролит должен постоянно смачивать сепаратор, сохраняя срок службы.

Сепараторы останова

Сепараторы останова представляют собой многослойные конструкции, которые могут останавливать ток в батарее, если она становится слишком горячей во время цикла. При повышенных температурах полимерные сепараторы плавятся, и поры закрываются, останавливая дальнейший перенос ионов в механизме, известном как отключение сепаратора (рис. 3). При чрезвычайно высоких температурах целостность самого сепаратора может быть нарушена, что приведет к короткому замыканию между катодом и анодом в механизме, называемом пробоем сепаратора. Когда происходит поломка сепаратора, это приводит к тепловому разгону.

Рис. 3 Сепаратор с полиэтиленовым микросферическим покрытием может выполнять быстрое тепловое отключение при повышенных температурах, чтобы отключить перенос ионов и защитить батарею от теплового разгона. (Изображение: Journal of Energy Chemistry)

Сепараторы для останова обычно состоят из двухслойных структур полипропилен (ПП)/полиэтилен (ПЭ) или трехслойных структур ПП/ПЭ/ПП. Сепараторы с отключением используют разницу в температуре плавления полипропилена (165°C) и полиэтилена (135°C). ПЭ с более низкой температурой плавления, являющийся защитным слоем, и ПП с более высокой температурой плавления, используемый для защиты структурной целостности и предотвращения поломки сепаратора. Когда возникает повышенная температура, слой полиэтилена плавится, закрывая поры в сепараторе и останавливая ток, в то время как слой полипропилена остается твердым. Если температура повышается слишком быстро и превышает температуру плавления полипропилена, сепаратор может выйти из строя.

Сепараторы с керамическим покрытием изготавливаются, когда керамические частицы, такие как оксид алюминия, диоксид циркония или диоксид кремния, наносятся на полимерные мембраны в виде суспензии. Тонкое керамическое покрытие уменьшает усадку сепаратора при отключении из-за перегрева и повышает безопасность батареи. Добавление покрытия также улучшает термическую и механическую стабильность, а высокая гидрофильность и большая площадь поверхности керамических частиц улучшают смачиваемость. Тем не менее, это увеличивает вес, объем, время обработки и стоимость сепаратора. Сепараторы с керамическим покрытием также могут отслаиваться от полимерной мембраны, что приводит к выходу из строя батареи .

Функциональные сепараторы и литий-металлические аккумуляторы
Так называемые функциональные сепараторы объединяют в себе возможности сепаратора и электролита. Разработка функциональных сепараторов позволит создавать литий-металлические батареи с емкостью, в 7 раз превышающей емкость современных литий-ионных батарей. Ожидается, что функциональные сепараторы решат проблемы с литий-металлическими батареями, связанные с ростом дендритов, низкой кулоновской эффективностью, высокой реакционной способностью лития и угрозами безопасности.

Ожидается, что метаорганические каркасы (MOF) станут ключом к разработке функциональных разделителей. Обладая плотной и высокоупорядоченной структурой пор, MOF имеют самую большую известную площадь поверхности: один грамм MOF может иметь площадь поверхности, сравнимую с футбольным полем FIFA, или 7 000 м2/г материала MOF. Большая площадь поверхности обеспечивает большее пространственное поглощение молекул и ионов.

Функциональный сепаратор, состоящий из полипропиленового сепаратора, покрытого с обеих сторон материалом MOF, может использоваться для литий-металлических аккумуляторов. В лаборатории MOF с четко определенными собственными наноканалами и отрицательно заряженными щелевыми каналами boh ограничивает свободную миграцию анионов, способствуя высокому числу переноса Li+, равному 0,68. Между тем, покрытие MOF с однородной пористой структурой способствует однородному осаждению лития. Достигнута высокостабильная цикличность нанесения/зачистки лития. Однако остается множество проблем, связанных с усовершенствованием этих материалов и процессов и масштабированием их для крупносерийного производства.

Безопасность UL 2591 и сепаратора элементов аккумуляторной батареи
Существует множество стандартов безопасности и производительности для литий-ионных аккумуляторов в конкретных приложениях, таких как автомобильные системы и потребительские устройства. Но только один для безопасности сепараторов аккумуляторных батарей: UL 2591, Схема исследования сепараторов аккумуляторных батарей. Чтобы оценить, как различные материалы сепараторов влияют на безопасность литий-ионных аккумуляторов, UL провела всестороннюю оценку графитовых ячеек из оксида лития-кобальта (LiCoO₂), включающих несколько типов и толщин сепараторов батарей, включая полипропилен, полиэтилен и полиэтилен с керамическим покрытием толщиной от 16 микрометров (мкм) до 7 мкм.

UL 2591 Ред. 3-2018 является третьим изданием этого стандарта и включает процедуры испытаний сепараторов аккумуляторных элементов для измерения пор (пористость, размер пор и их распределение), смачиваемости и теплоты сгорания. Также включены аналитические тесты для определения характеристик материала сепаратора аккумуляторных элементов и необходимость наличия программы обеспечения качества. Также были внесены изменения в Испытание на прочность при проколе (включение испытания на тупой прокол) и Испытание на размерную стабильность (включение альтернативного метода в печи). Каждая ячейка с образцом подвергалась четырем испытаниям для имитации общих условий жестокого обращения, в том числе:

Тепловая рампа
Перезарядка
Внутреннее короткое замыкание
Внешнее короткое замыкание

Материалы сепараторов, использованные в образцах ячеек, также были охарактеризованы по физическим свойствам, в том числе:

Толщина
Размерная стабильность
Температура плавления
Температура разрыва расплава
Прочность на прокол
Функция отключения

Резюме
Сепараторы способствуют безопасности и надежности литий-ионных аккумуляторов. При сравнении различных материалов для сепараторов существует множество характеристик, включая химическую стабильность, механическую прочность, смачиваемость, тепловые характеристики и пористость, а также размер пор. Двухслойные, трехслойные сепараторы и сепараторы с керамическим покрытием были разработаны для предотвращения теплового разгона в литий-ионных элементах. Функциональные сепараторы, в которых используются мембраны с покрытием MOF для выполнения двойных функций электролита и сепаратора, разрабатываются для поддержки конструкции высокоэффективных литий-металлических батарей для систем высокой энергии в электромобилях и электрических самолетах. Хотя существует множество стандартов производительности для литий-ионных аккумуляторов, UL 2591 является единственным стандартом безопасности/производительности сепаратора аккумуляторных элементов.

Ссылки
Обзор функциональных сепараторов для применения в литий-металлических батареях, материалы MDPI
Обзор сепараторов литий-ионных батарей для повышения характеристик безопасности и подходов к моделированию, молекулы MDPI
Выяснение влияния сепаратора на плотность энергии лития -Ion Batteries, Journal of the Electrochemical Society
Safeguarding Lithium-Ion Battery Cell Separators, Underwriters Laboratories

Сепараторы литий-ионных аккумуляторов и их роль в обеспечении безопасности | by BatteryBitsEditors | BatteryBits

Эта история предоставлена  Ashish Gogia .

Сепараторы представляют собой электрохимически неактивные тонкие пористые мембраны, которые физически отделяют катод от анода, обеспечивая при этом перенос ионов.
Отключение сепаратора при температуре выше точки плавления направлено на предотвращение теплового разгона путем прекращения потока ионов между катодом и анодом, но выход из строя сепаратора при еще более высоких температурах может привести к тепловому разгону.
Сепараторы с керамическим покрытием и полимерные материалы с высокой температурой плавления являются многообещающими кандидатами из-за их улучшенной термической стабильности и устойчивости к небрежному обращению, но для повышения безопасности и надежности все еще необходимы дальнейшие разработки.

Введение

Безопасность литий-ионных аккумуляторов (LIB) имеет первостепенное значение, особенно для авиационных и автомобильных приложений. LIB широко использовались в электромобилях, портативных устройствах и системах хранения энергии в течение последних нескольких десятилетий из-за их высокой удельной плотности энергии и стабильных циклических характеристик. С момента коммерциализации LIB в 1991 от Sony Inc., плотность энергии LIB была значительно увеличена. Однако, если литий-ионный элемент случайно перезаряжен или используется неправильно, накопленная химическая энергия может внезапно высвободиться во время теплового разгона в виде пожара или взрыва. Термический разгон относится к механизму экзотермических химических реакций между электродами и электролитом, которые происходят, когда элемент нагревается выше определенной температуры; повышение внутренней температуры приводит к тому, что реакция становится самопроизвольной и самоподдерживающейся. Пороговая температура для реакций теплового разгона зависит от химического состава элемента, состояния заряда и конструкции элемента. Поэтому ключом к обеспечению безопасности батареи является контроль процессов, ведущих к тепловому разгону.

Требуемые характеристики сепаратора аккумуляторной батареи

Одним из важнейших компонентов аккумуляторной батареи, обеспечивающих безопасность, является сепаратор. Сепараторы (показаны на рисунке 1) представляют собой тонкие пористые мембраны, которые физически разделяют катод и анод, обеспечивая при этом перенос ионов. Большинство микропористых мембранных сепараторов изготовлены из полиэтилена (ПЭ), полипропилена (ПП) и многослойных комбинаций, таких как ПЭ/ПП и ПП/ПЭ/ПП. Они должны быть электрохимически, термически, механически и размерно стабильными, чтобы выдерживать изготовление и эксплуатацию батарей. Крайне желательно, чтобы сепараторы обладали высокой проницаемостью для электролита для работы на больших мощностях. Конструкция сепаратора дополнительно усложняется дополнительными соображениями, такими как устойчивость к электрическим помехам, теплопроводность, химическая инертность по отношению к другим материалам ячейки и неопасные режимы отказа в случае внутреннего короткого замыкания или теплового разгона [1].

Рисунок 1: Морфология полиолефинового сепаратора, используемого в LIB.

Отключение и поломка сепаратора

Сепараторы в большинстве коммерческих LIB имеют встроенный механизм отключения. По мере повышения температуры ячейки полимерные сепараторы плавятся, а поры закрываются, останавливая дальнейший перенос ионов и ток в механизме, известном как отключение сепаратора. Однако выше определенной температуры целостность сепаратора теряется, что обеспечивает прямой контакт между катодом и анодом в механизме, известном как пробой сепаратора. Внутреннее короткое замыкание в результате поломки сепаратора приводит непосредственно к тепловому разгону. Следовательно, для конкретного сепаратора желательно, чтобы температура отключения и температура разрушения были как можно дальше друг от друга, чтобы избежать или задержать процесс теплового разгона. Способность сепаратора отключать батарею зависит от таких параметров, как молекулярная масса, процент кристалличности (плотность) и история обработки.

Коммерческие сепараторы повышенной безопасности

Трехслойные сепараторы

В большинстве аккумуляторов, используемых в сотовых телефонах и планшетах, в качестве сепаратора используется один слой полиэтилена (ПЭ) с типичным размером пор 200 нм. -1 мкм, мощностью 10–30 мкм [2]. С 2000-х годов в крупных промышленных батареях начали использовать трехслойные сепараторы с полипропиленом (ПП) для повышения надежности теплового отключения при повышении температуры в многоэлементных конфигурациях. Коммерческие трехслойные сепараторы PP/PE/PP используют разницу в температуре плавления PP (165°C) и PE (135°C), используя PE в качестве защитного слоя, а PP для защиты структурной целостности. Во время злоупотребления слой полиэтилена расплавится при температуре 135°C и закроет поры в сепараторе, чтобы остановить протекание тока, в то время как слой полипропилена, который имеет более высокую температуру плавления, чем полиэтилен, останется твердым. Однако такая защита эффективна только ниже точки плавления полипропилена.

Использование сверхтонких сепараторов для увеличения плотности энергии и мощности, а также снижения внутреннего сопротивления также вызывает вопросы безопасности. Хотя обычно толщина сепаратора составляет 25,4 мкм, многие из них имеют толщину 20 мкм, 16 мкм, а теперь даже 12 мкм без существенного ухудшения свойств ячейки. Однако тонкие сепараторы могут оказывать неблагоприятное влияние на механическую прочность, что особенно важно при сборке элементов, и на безопасность. В современных ЛИА сепаратор составляет всего 2–3 процента от веса ячейки.

Сепараторы с керамическим покрытием

Также приобрели популярность коммерчески доступные сепараторы с керамическим покрытием, в которых керамические частицы, такие как оксид алюминия, диоксид кремния или диоксид циркония со связующими, наносятся суспензией на полимерные мембраны [3]. Добавление этого тонкого керамического покрытия обеспечивает лучшую термическую и механическую стабильность, а также отличную смачиваемость благодаря их высокой гидрофильности и большой площади поверхности. Хотя керамическое покрытие толщиной в микрон с подходящими связующими эффективно улучшает термическую стабильность сепараторов, оно увеличивает вес, объем и время обработки. Кроме того, отслоение или отслоение керамического покрытия от полимерной мембраны из-за плохой адгезии также может привести к выходу из строя батареи в процессе эксплуатации. Текущие исследования в области дизайна сепараторов с керамическим покрытием включают поиск не содержащих связующего, масштабируемых, быстрых и экономичных методов, которые можно использовать для нанесения нанометрового слоя керамического покрытия на полимерную мембрану [4]. Это тонкое покрытие уменьшает усадку сепаратора при температуре выключения, что необходимо для повышения безопасности батареи. Для этого класса сепараторов необходимы дополнительные испытания на предмет неправильного использования и безопасности, чтобы определить их ценность для повышения безопасности элементов и батарей.

Заключение

Хотя сепараторы в литий-ионном элементе электрохимически неактивны, они играют очень активную роль в обеспечении безопасности элемента. Для химии электрохимических элементов сепаратор должен быть как можно тоньше, чтобы максимизировать мощность и емкость, но при этом обладать физической прочностью и термической стабильностью для поддержания механического и электрического разделения между электродами даже в условиях эксплуатации при высоких температурах. Кроме того, он должен иметь большее поглощение электролита для снижения сопротивления элемента и иметь высокопористую структуру. Сепараторы с керамическим покрытием и полимерные материалы с высокой температурой плавления обеспечивают некоторое улучшение термической стабильности и устойчивости к неправильному обращению сепараторов с литий-ионными элементами, но в целом необходимы дополнительные исследования для количественной оценки влияния этих новых сепараторов на безопасность. Моделирование для улучшения понимания микроструктуры сепаратора также будет полезно для повышения безопасности и надежности конструкции сепаратора.

Ссылки

[1] Арора П. , Чжан З. Аккумуляторные сепараторы. Хим. Ред. 2004 , 104, 4419–4462. Доступно по адресу: https://doi.org/10.1021/cr020738u.

[2] Lee, H., Yanilmaz, M., Toprakci, O., Fu, K., Zhang, X. Обзор последних разработок мембранных сепараторов для перезаряжаемых литий-ионных аккумуляторов. Энергетика и наука об окружающей среде 2014 , 7, 3857–3886. Доступно по адресу: http://dx.doi.org/10.1039/C4EE01432D.

[3] Fu, D., Luan, B., Argue, S., Bureau, M.N., Davidson, I.J. Формирование и осаждение частиц Nano Sio2 на полипропиленовых сепараторах для литий-ионных аккумуляторов. J. Источники питания 2012 , 206, 325–333. Доступно по адресу: http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0378775311021859.

[4] Гогия А., Ван Ю., Рай А.К., Бхаттачарья Р., Субраманьям Г., Кумар Дж. Тонкопленочные сепараторы с керамическим покрытием, не содержащие связующего, для повышения безопасности литий- Ионные батареи.

Сепаратор в аккумуляторе: Роль сепараторов в конструкции АКБ — Информация