Nguyên mẫu pin Li-ion (LIB) thực tế đầu tiên của Asahi Kasei được chế tạo vào năm 1985 dưới sự chỉ đạo của Tiến sĩ Akira Yoshino, với cải tiến đáng chú ý nhất là bộ phân tách hiệu suất cao được thiết kế để kích hoạt lithium. Một yếu tố rất quan trọng trong hiệu suất an toàn cần thiết cho việc thương mại hóa pin ion.
Bộ tách là một trong những thành phần quan trọng nhất trong pin lithium-ion. Nằm giữa cực dương và cực âm của pin, nó ngăn chặn sự tiếp xúc vật lý giữa các điện cực, trong khi bộ phân tách tạo điều kiện thuận lợi cho việc chuyển các ion trong pin. Lỗi màng ngăn có thể gây đoản mạch trong pin, gây ra hiện tượng thoát nhiệt.
• Hấp thụ điện giải cao
• Càng mỏng càng tốt mà không cần thêm số lượng lớn không mong muốn
• Ổn định hóa học và điện hóa
• Độ xốp đồng đều phù hợp
• Làm ướt
• Trở kháng phù hợp
• Vòng đời tối ưu
Cân bằng tất cả các đặc điểm trên để tạo ra một công nghệ không chỉ an toàn, hiệu quả mà còn tiết kiệm chi phí là một thách thức rất lớn. Dưới đây là một số công nghệ khác nhau trong thị trường bộ tách pin lithium-ion ở giai đoạn này:
Celgard: Một trong những giải pháp cho các ứng dụng xe điện chạy bằng pin liên quan đến việc sử dụng cấu trúc ba lớp polypropylene/polyethylene/polypropylene (PP/PE/PP). Lớp ngoài bằng polypropylene không chỉ mang lại tính toàn vẹn nóng chảy ở nhiệt độ cao (HTMI), một đặc tính quan trọng cho sự an toàn, mà còn cung cấp khả năng chống oxy hóa. Lớp bên trong bằng polyetylen có thể được đóng lại nhanh chóng trong quá trình thoát nhiệt.
Celgard H1809 bao gồm màng vi xốp ba lớp 18 micron (PP/PE/PP) với độ xốp 49%. H1809 được thiết kế để sử dụng trong các hệ thống pin lithium năng lượng cao; đặc biệt là những thiết bị đòi hỏi sự an toàn đặc biệt và lợi thế về mật độ năng lượng.
UBE: Trong số các giải pháp cho các ứng dụng ô tô, có một tùy chọn cho màng ngăn phủ gốm gọi là CPORE. CPORE là lớp phủ dải phân cách hiệu suất cao được chế tạo bằng công nghệ phân tán tiên tiến và lớp phủ tốc độ cao và chính xác trên bề mặt dải phân cách.
CPORE có độ dày từ 13 đến 25 micron. Các hạt vô cơ được sử dụng trong các thiết bị phân tách này để cải thiện hơn nữa khả năng chịu nhiệt, giảm thiểu sự co ngót do nhiệt độ bất thường và ngăn đoản mạch bên trong pin, cải thiện đáng kể độ an toàn của pin lithium-ion.
Entek: Entek cung cấp các dải phân cách có phủ và không phủ dựa trên Polyetylen có trọng lượng phân tử cực cao (UHMWPE). Một trong các sản phẩm, EPH, hướng đến các ứng dụng tốc độ xả/sạc cao trong các thiết bị điện tử cầm tay, chẳng hạn như dụng cụ điện không dây, thiết bị làm vườn và bãi cỏ, ô tô điều khiển từ xa công suất cao, v.v. Độ dày của dải phân cách EPH dao động từ 9 đến 16 micron và độ xốp là 48%.
Soteria: Công nghệ được cấp bằng sáng chế của Soteria chủ yếu loại bỏ nguyên nhân gốc rễ của sự thoát nhiệt, cách ly các mạch ngắn và cho phép pin tiếp tục hoạt động sau khi bị hỏng. Các màng không dệt của Soteria được gia cố bằng các sợi aramid, tạo ra một lớp màng không bị chảy hoặc co lại khi có khuyết tật hoặc hư hỏng. Ngoài ra, bộ thu dòng điện màng kim loại thổi giống như cầu chì, cách ly hiện tượng đoản mạch và phần còn lại của pin có thể tiếp tục hoạt động.
Bộ tách đóng góp vào sự an toàn và độ tin cậy của pin lithium-ion. Mặc dù pin lithium-ion đang gặp nhiều thách thức để đổi mới và thương mại hóa, các nỗ lực nghiên cứu và phát triển vẫn đang rất tích cực. Theo Graphical Research, tốc độ tăng trưởng gộp hàng năm (CAGR) của thiết bị tách pin lithium-ion ở Bắc Mỹ có khả năng đạt 16,2% vào năm 2027. Lộ trình của thiết bị tách pin có vẻ rất hứa hẹn và cũng có những cải tiến an toàn hơn và tốt hơn.