Qu’est-ce qu’un séparateur ?
Un séparateur (anglais : Separator) est un composant qui sépare les électrodes positives (anode) et négatives (cathode) d’une batterie secondaire (par exemple, une batterie nickel-hydrure métallique, une batterie lithium-ion, une pile à combustible, etc.), empêchant tout contact électrique entre les électrodes positives et négatives et assurant la conductivité des ions.
Les spécifications diffèrent en fonction de la batterie utilisée, comme les batteries à hydrure métallique de nickel, les batteries lithium-ion et les piles à combustible, mais le dénominateur commun est qu’il s’agit d’un composant qui facilite la réaction électrochimique de base entre les électrodes positives et négatives.
Par exemple, dans une batterie lithium-ion, la charge et la décharge sont assurées par les électrons de l’ion lithium (Li+) qui entrent et sortent entre les électrodes positives (anode) et négatives (cathode).
Pour ce faire, le séparateur est percé de trous suffisamment petits pour laisser passer les ions lithium.
Utilisations des séparateurs
Cette section décrit des exemples de séparateurs utilisés dans les batteries lithium-ion. Avec le développement des tablettes PC et des véhicules électriques, les batteries lithium-ion doivent avoir une capacité et une densité énergétique plus élevées.
Dans ce contexte, les séparateurs sont utilisés pour isoler les électrodes positives (anode) et négatives (cathode), empêcher la production anormale de chaleur due à des courts-circuits et charger et décharger sur la base d’une conduction ionique appropriée entre les électrodes positives (anode) et négatives (cathode).
Des exemples de séparateurs utilisés dans les batteries lithium-ion sont présentés ci-dessous :
- Séparateurs pour batteries lithium-ion automobiles laminées
- Séparateurs pour batteries automobiles au lithium-ion rectangulaires
- Séparateurs pour batteries lithium-ion laminées pour smartphones
Principe des séparateurs
Le principe des séparateurs utilisés dans les batteries lithium-ion est expliqué ici, en prenant pour exemple le séparateur utilisé dans les batteries lithium-ion.
Les batteries lithium-ion sont chargées et déchargées par la conduction d’ions lithium entre les électrodes positives et négatives, et de l’électrolyte est injecté pour conduire ces ions. À ce stade, si les électrons sont conduits à travers l’électrolyte, l’électricité ne peut pas être transmise au circuit externe. Des séparateurs sont placés entre les électrodes positives et négatives pour ne laisser passer que les ions lithium et éviter les courts-circuits internes causés par le contact entre les électrodes positives et négatives.
La conductivité des ions et l’isolation électrique sont donc essentielles pour les séparateurs, et des matériaux résistants électriquement, chimiquement et mécaniquement sont également nécessaires pour un fonctionnement stable de la batterie. C’est pourquoi les matériaux et les formes des séparateurs sont modifiés de diverses manières en fonction de l’application afin d’augmenter l’efficacité de la réaction électrochimique des ions lithium de l’électrode positive (anode) à l’électrode négative (cathode).
Revêtements en fluoropolymère
Objectif : améliorer l’adhérence lors de la fabrication de cellules stratifiées.
Résumé : l’utilisation de revêtements en fluoropolymère permet une forte adhérence entre les électrodes (positives et négatives) et les séparateurs, et attire l’attention en tant que technologie permettant d’éviter la déformation des cellules, d’améliorer le taux C et de développer des structures conduisant à une capacité plus élevée.