L'Enciclopèdia, la wikipedia en valencià

Separador (electricitat)

Un separador és una membrana permeable colocada entre l'ànodo i el càtodo d'una bateria. La funció principal d'un separador és mantindre separats els dos electrodos per a evitar curtcircuits elèctrics i, al mateix temps, permetre el transport de portadors de càrrega iònica que es necessiten per a tancar el circuit durant el pas de corrent en una cela electroquímica.[1]

Erro al crear miniatura:
Diagrama d'una bateria en un separador de polímer

Els separadores són components crítics en les bateries d'electrolito líquit. Un separador generalment consta d'una membrana polimèrica que forma una capa microporosa. Deu ser química i electroquímicamente estable sobre els materials del electrolito i els electrodos i lo suficientment fort mecánicamente per a soportar l'alta tensió durant la construcció de la bateria. Són importants per a les bateries perque la seua estructura i propietats afecten considerablement al seu rendiment, incloses les densitat d'energia i potència, la vida útil i la seguritat.[2]

Història

A diferència de moltes atres tecnologies, els separadores polimèrics no es varen desenrollar específicament per a les bateries. Per això la majoria no estan optimisats per als sistemes en els que s'utilisen. Encara que açò puga semblar desfavorable, la majoria dels separadores polimèrics poden fabricar-se en série a baix cost, perque es basen en formes de tecnologies ya existents.[3] Yoshino i els seus colaboradors de Asahi Kasei els varen desenrollar per primera volta per a un prototip de bateries secundàries de ions de liti (LIB) en 1983.

 
Esquema d'una bateria de ions de liti

Inicialment, es va utilisar òxit de cobalt de liti com a càtodo i poliacetileno com a ànodo. Més tart, en 1985, es va descobrir que l'us del òxit de cobalt i liti com a càtodo i grafit com a ànodo produïa una excelent bateria secundària en major estabilitat, amprant la teoria de la frontera electrònica de Kenichi Fukui.[4] Açò va permetre el desenroll de dispositius portàtils, com a teléfons celulars i computadores portàtils. No obstant, ans que les bateries de ions de liti pogueren produir-se en massa, era necessari abordar problemes de seguritat, com el sobrecalfament i el sobrepotencial. Una clau per a garantisar la seguritat va ser el separador entre el càtodo i l'ànodo. Yoshino va desenrollar un separador de membrana depolietileno microscopi en funció de "fusible".[5] En el cas d'una generació anormal de calor dins de la cela de la bateria, el separador proporciona un mecanisme d'apagat. Els microporos es tanquen per fusió i termina el fluix iònic. En 2004, Denton i els seus coautores varen propondre per primera volta un nou separador de polímer electroactivo en la funció de protecció contra sobrecàrregues.[6] Este tipo de separador canvia reversiblemente entre els estats aïllant i conductor. Els canvis en el potencial de càrrega impulsen l'interruptor. Més recentment, els separadores proporcionen principalment transport de càrrega i separació d'electrodos.

Materials

Els materials inclouen fibres no teixides (cotó, nailon, polièster, vidre), películes de polímer (polietileno, polipropileno, poli (tetrafluoroetileno), clorur de polivinilo), ceràmica[7] i substàncies naturals (caucho, amiant, fusta). Alguns separadores ampren materials polimèrics en poros de menys de 20 Å, generalment massa chicotets per a les piles. Per a la seua fabricació s'utilisen processos tant secs com a humits[8][9]

Els no teixits consistixen en una làmina, ret o estora fabricada de fibres orientades direccional o aleatoriament.


Les membranes líquides soportades consistixen en una fase sòlida i líquida continguda dins d'un separador microporoso.

Alguns electrolitos polimèrics formen complexos en sales de metals alcalinos, que produïxen conductors iònics que servixen com electrolitos sòlits.

Els conductors de ions sòlits poden servir com separador i com electrolito.[10]

Els separadores poden usar una o vàries capes/fulls de material.


Referències

  1. ↑ (2004).«High-Refractive Index Polymer Coatings for Optoelectronics Applications».SPIE Proceedings of Optical Systems Design.5250doi:10.1117/12.513363.
  2. ↑ (2004).«Battery Separators».Chemical Reviews.104(10)
    4419–4462.doi:10.1021/cr020738o.
  3. ↑ “Electrospun PVDF nanofiber web as polymer electrolyte or separator” (2004). Electrochimica Acta 50 (2–3): 339–343. doi:10.1016/j.electacta.2004.03.057.
  4. ↑ Licari, J. J.; Weigand, B. L. (1980). «Solvent-Removable Coatings for Electronic Applications», Resins for Aerospace, pp. 127–37. doi:10.1021/bk-1980-0132.ch012. ISBN 0-8412-0567-1.
  5. ↑ (2009).«Enhancement of Meltdown Temperature of the Polyethylene Lithium-Ion Battery».Industrial and Engineering Chemistry Research.48(9)
    4346–351.doi:10.1021/ie900096z.
  6. ↑ (2009).«A polytriphenylamine-modified separator with reversible overcharge protection for 3.6 V-class lithium-ion battery».Journal of Power Sources.189(1)
    771–774.doi:10.1016/j.jpowsour.2008.08.006.
  7. ↑ «Ceramic Separators for Lithium-ion Battery Manufacturing & Research». Targray.
  8. ↑ Munshi, M. Z. A. (1995). Handbook of Solid State Batteries & Capacitors, Singapore: World Scientific. ISBN 981-02-1794-3.
  9. ↑ (2007).«A review on the separators of liquid electrolyte Li-ion batteries».Journal of Power Sources.164(1)
    351–364.doi:10.1016/j.jpowsour.2006.10.065.
  10. ↑ (1998).«Ultra-high molecular weight polyethylene (UHMW-PE) and its application in microporous separators for lead/acid batteries».Journal of Power Sources.73(1)
    74–77.doi:10.1016/S0378-7753(98)00023-8.
Obtingut de «https://lenciclopedia.org/w/index.php?title=Separador_(electricitat)&oldid=1507692»