Dans le monde microscopique des batteries au lithium, il existe un « gardien invisible » essentiel : le séparateur, également appelé membrane de batterie. Il est un composant essentiel des batteries au lithium et d'autres dispositifs électrochimiques. Principalement fabriqués en polyoléfine (polyéthylène PE, polypropylène PP), certains séparateurs haut de gamme sont également dotés de revêtements céramiques (par exemple, l'alumine) ou de matériaux composites pour améliorer la résistance à la chaleur, ce qui en fait des films poreux typiques. Sa présence agit comme un « pare-feu » robuste, isolant physiquement les électrodes positive et négative de la batterie au lithium pour éviter les courts-circuits, tout en fonctionnant comme une « autoroute ionique » fluide, permettant aux ions de circuler librement et assurant le bon fonctionnement de la batterie.
Le grammage et l'épaisseur du séparateur, paramètres apparemment ordinaires, cachent de profonds « secrets ». Le grammage (densité surfacique) des matériaux des séparateurs de batteries au lithium reflète non seulement indirectement la porosité des membranes de même épaisseur et de mêmes spécifications de matières premières, mais est également étroitement lié à la densité des matières premières du séparateur et à ses spécifications d'épaisseur. Le grammage a un impact direct sur la résistance interne, la capacité nominale, les performances en cycles et la sécurité des batteries au lithium.
L'épaisseur du séparateur est encore plus cruciale pour les performances et la sécurité globales de la batterie. L'uniformité de l'épaisseur est une mesure de contrôle qualité stricte pendant la production, avec des écarts nécessaires pour respecter les normes industrielles et les tolérances d'assemblage de la batterie. Un séparateur plus fin réduit la résistance des ions lithium solvatés pendant le transport, améliorant ainsi la conductivité ionique et abaissant l'impédance. Cependant, une épaisseur excessive affaiblit la rétention de liquide et l'isolation électronique, ce qui nuit aux performances de la batterie.
Pour ces raisons, les tests d'épaisseur et de densité surfacique du séparateur sont devenus des étapes essentielles du contrôle qualité dans la fabrication des batteries au lithium, déterminant directement les performances, la sécurité et la régularité de la batterie. Une densité surfacique trop élevée entrave le transport des ions lithium, réduisant ainsi la capacité de charge ; une densité surfacique trop faible compromet la résistance mécanique, risquant ainsi la rupture et présentant des risques pour la sécurité. Des séparateurs trop fins risquent de pénétrer les électrodes, provoquant des courts-circuits internes ; des séparateurs trop épais augmentent la résistance interne, réduisant ainsi la densité énergétique et l'efficacité de charge-décharge.
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Date de publication : 6 mai 2025
