سپراتور باتری لیتیوم-یون

باتری‌های یون- لیتیوم نقش اساسی در توسعه وسایل نقلیه داشته و تحقیقات وسیعی برای توسعه این دست از باتری‌ها صورت گرفته است. چرا که نگرانی‌های زیست محیطی و قوانین سخت‌گیرانه در زمینه انتشار آلاینده‌ها، شرکت‌های بزرگ خودروسازی را بر آن داشته تا با صرف هزینه‌های فراوان تحقیق و توسعه، به سمت گسترش خودروهای الکتریکی و هیبریدی حرکت کنند. با این حال، تامین انرژی الکتریکی مورد نیاز این دست از خودروها، مهم‌ترین چالش‌ در توسعه خودروهای الکتریکی است و باتری‌های قابل شارژ یون-لیتیوم به عنوان بهترین گزینه برای غلبه بر این چالش شناخته می‌شود.
از بین تمامی سیستم‌های ذخیره‌سازی انرژی، باتری‌های یون- لیتیوم به دلیل چگالی انرژی ۲ تا ۳ برابر بیشتر و چگالی قدرتی ۵ تا ۶ برابر بالاتر از باتری‌های نیکل-کادمیم و نیکل- MH و نیز چگالی مخصوص عالی، به عنوان یکی از آینده‌دارترین منابع تامین و ذخیره‌سازی انرژی الکتریکی به شمار می‌آیند.
هر باتری حاوی دو الکترود آند و کاتد است که توسط یک جداکننده از یکدیگر جدا می‌شوند. جداکننده یک غشاء متخلخل است که بین الکترودهای کاتد و آند قرار دارد، که در برابر جریان یونی نفوذپذیر بوده اما عایق الکتریکی است و مانع اتصال کوتاه دو الکترود می‌شود. در طول ده‌های اخیر انواع مختلف جداکننده‌ها در باتری استفاده شده است ازجمله؛ کاغذهای سلولوزی، سلفون، پارچه های غیربافته، فوم‌ها غشاهای تبادل یونی و غشاهای متخلخل پلیمری و ... و به خاطر پیچیدگی باتری، عملکرد جداکننده‌ها نیز پیچیده‌تر شده است.
باتری‌های یون – لیتیوم کنونی اساسا برای کاربردهای قابل حمل (مانند تلفن همراه و لپ تاپ) طراحی شده اند و از مواد فعال پودری (مانند پودر گرافیت در آند و LiFePO4 در کاتد) جهت ذخیره انرژی استفاده می‌کنند. با این حال، مواد پودری مسیر نفوذ طولانی برای یون‌های لیتیوم دارند و در نتیجه عملکرد باتری های یون-لیتیوم کنونی به بیشینه پتانسیل خود نرسیده است.

در حال حاضر باتری های یون- لیتیوم از غشاهای پلیمری حاوی میکروحفرات به عنوان جداکننده استفاده می‌کنند. این غشاها ثبات شیمیایی خوبی دارد، ضخامت آن مطلوب است و استحکام مکانیکی مناسبی دارد. اما ثبات حرارتی، درصد تخلخل و ترپذیری پایینی (به دلیل آبگریزی این فیلم‌ها) دارد. همین امر باعث افزایش مقاومت باتری، کاهش چگالی انرژی و توان شارژ مجدد می‌شود. روش‌های مختلفی مانند پلیمریزاسیون پیوندی القا شده تابشی، اعمال پلاسما، پوشش سطح پلیمر، عملیات شیمیایی و اشباع شدن یک الکترولیت ژل پلیمری، برای بهبود آبدوستی آن‌ها مورد استفاده قرار گرفته است.
جدیدترین فناوری قابل استفاده در جداکننده‌های باتری جهت بهبود ویژگی‌های ذکر شده، فرايند الکتروریسی است که غشا‌های نوینی بر پایه نانوالیاف تولید می‌کند. نانوالیاف حفرات کوچک و درصد تخلخل بالایی دارد و می‌توان از آن به عنوان جداکننده در باتری‌های یون- لیتیوم استفاده کرد. جداکننده مبتنی بر نانوالیاف الکتروریسی شده، به دلیل تخلخل بالا و مسیر ایده‌آل جهت انتقال یون، ترپذیری و سیکل شارژ و دشارژ باتری‌های یون-لیتیوم را به شکل قابل توجهی افزایش می‌دهد. بهبود این ویژگی‌ها باعث کاهش مقاومت باتری و افزایش چگالی انرژی و توان شارژ مجدد باتری‌های یون-لیتیوم می‌شود.
جداکننده باتری Nanogard مزیت‌های زیر را دارا می‌باشد:
- تخلخل بالاتر از ۶۰ درصد
- جذب الکترولیت ۵۰۰ درصد
- پایداری حرارتی تا دماهای بالاتر از ۱۸۰ درجه سانتی گراد
- هدایت یونی بالا
- عدم نشت الکترولیت باتری
- ایمنی بالا به دلیل پایداری حرارتی بالا
- زمان کوتاه تر برای تزریق الکترولیت
- طول عمر سیکلی بالا