Отделитель короткозамыкатель: Отделители и короткозамыкатели

Отделители и короткозамыкатели

Назначение и принцип действия.

В настоящее время начинают широко применяться высоковольтные подстанции без выключателей на питающей линии. Это позволяет удешевить и упростить оборудование при сохранении высокой надежности. Для замены выключателей на стороне высокого напряжения используются короткозамыкатели и отделители.
Крроткозамыкатель — это быстродействующий контактный аппарат, с помощью которого по сигналу релейной защиты создается искусственное КЗ сети.
Отделитель представляет собой разъединитель, который быстро отключает обесточенную цепь после подачи команды на его привод. Если в обычном разъединителе скорость отключения мала, то в отделителе процесс отключения длится 0,5—1 с.
В качестве примера применения короткозамыкателей и отделителей на рис. 9 приведена схема питания от одной линии двух трансформаторных групп 77 и Т2. В схему кроме быстродействующих короткозамыкателей QK1 и QK2, введены отделители Q1 и Q2, которые при нормальном режиме работы замкнуты.

Допустим, вследствие ухудшения изоляции трансформатора Т1 внутри него возникают электрические разряды, которые приводят к разложению масла и выделению газа. Газовые пузырьки, поднимаясь вверх, приводят к срабатыванию газового реле. По сигналу этого реле включается короткозамыкатель и в цепи возникает искусственное КЗ. Под действием тока КЗ срабатывает выключатель   защиты QF1 и обе группы Т1 и Т2 обесточиваются.

Рис. 9. Схема коммутации с отделителями и короткозамыкателями

С помощью релейной защиты трансформатора 77 отключается также выключатель QF2, после чего с некоторой выдержкой отключается отделитель Q1. Затем, так как режим искусственного КЗ оказался отключенным, снова включается выключатель QF1. Если до аварии выключатель QF4 был отключен, тс после включения выключателя QFJ он может быть включен. При этом будет восстановлено питание потребителей на шинах 10 кВ первой трансформаторной группы.

Таким образом, в этой схеме удается не ставить выключатели на стороне 220 кВ трансформаторов Т1 и Т2.

Однако для надежной работы необходима четкая последовательность в работе короткозамыкателей, выключателей и отделителей. Иначе возможны такие тяжелые аварийные случаи, как отключение тока КЗ отделителями и др.
Эффективность такой схемы тем выше, чем больше номинальное напряжение сети. Указанный эффект достигается за счет отсутствия выключателей на стороне 35—220 кВ, а также аккумуляторных батарей и компрессорных установок. Уменьшается площадь подстанции. Создается возможность приближения напряжения 35—220 кВ непосредственно к потребителям. Сокращаются сроки строительства.
По справочным данным, применение отделителей и короткозамыкателей позволяет удешевить стоимость подстанции на 40—50 % и практически сохранить ту же надежность.
б) Конструкция короткозамыкателей и отделителей. На рис. 10
представлен короткозамыкатель КЗ-110 на напряжение 110 кВ. На стальной коробке 1 установлен опорный изолятор 2. Вверху опорного изолятора расположен неподвижный контакт 3, находящийся под высоким напряжением. Подвижный заземленный контакт — нож 4 укреплен на валу 5 привода короткозамыкателя. Для создания необходимой прочности нож 4 имеет ребро жесткости 6. Основание 1 изолировано от земли и присоединяется к одному концу первичной обмотки трансформатора тока, второй конец которой заземлен (рис. 12). На вал 5 действует пружина привода, которая заводится в отключенном состоянии. Для включения подается команда на электромагнит привода, который освобождает защелку механизма. Под действием пружины нож перемещается в вертикальной плоскости вверх и заземляет контакт 3. Время включения такого короткозамыкателя 0,15—0,25 с.
В основу конструкции отделителя ОД-110У на 110 кВ (рис. 11) положен двухколонковый разъединитель с вращением ножей 1 в горизонтальной плоскости. Приведение в движение колонок 2 осуществляется пружинным приводом 3 с электромагнитным управлением. Во включенном положении пружины привода заведены.

Рис. 10. Короткозамыкатель Рис. 11. Отделитель

При подаче команды пружина   освобождается и контакты   расходятся за время 0,4—0,5 с.
Параметры отечественных короткозамыкателей и отделителей приведены в справочной литературе.
Схема релейной защиты при использовании отделителей и короткозамыкателей приведена на рис. 12. Короткозамыкатель 1 имеет пружинный привод 4. Механизм расцепления 6 привода может срабатывать от реле максимального тока мгновенного действия 8 и независимого расцепителя 10. От трансформатора тока 3 питается электромагнит 9 расцепителя отделителя 2. Отделитель отключается под действием пружины 5. При нормальной работе подстанции отделитель 2 включен, а короткозамыкатель 1 выключен. При внутреннем повреждении трансформатора срабатывает либо реле дифференциальной защиты КА, либо газовое реле Вг. Промежуточное реле при этом включает электромагнит независимого расцепителя 10. В результате короткозамыкатель 1 включается и через трансформатор тока 3 течет ток КЗ. Электромагнит 9 включается, и его якорь 11 заводит пружину 12. Схема будет находиться в таком состоянии до тех пор, пока от своей защиты не отключится выключатель, установленный на стороне высокого напряжения 220 кВ (выключатель QF1 на схеме рис.

9). После отключения этого выключателя ток через короткозамыкатель 1ив обмотке трансформатора 3 прекратится. Электромагнит 9 обесточится, его якорь под действием возвратной пружины освобождает защелку 7, и отделитель 2 размыкается.

Рис. 12. Схема релейной защиты при использовании отделителей и короткозамыкателей

Рис. 13. Элегазовый короткозамыкатель  110 кВ

Теперь выключатель на питающем конце линии может включаться вновь. Такая схема применяется только тогда, когда выключатель срабатывает (отключается) от замедленно действующей защиты. При быстродействующей защите линии применяются другие схемы.
Описанные выше конструкции короткозамыкателей и отделителей имеют большое время срабатывания (0,5—1 с), что удовлетворяет современные требования к энергосистемам. В перспективе это время должно быть уменьшено до 0,08—0,12 с при напряжениях до 220 кВ. Рассмотренные аппараты не обеспечивают также достаточную надежность работы при гололеде и сильных морозах. Для уменьшения времени включения замыкателя и времени отключения отделителя необходимо сокращать междуконтактное изоляционное расстояние путем применения элегазогой или вакуумной среды. Более перспективным является использование элегазовых аппаратов, так как удается получить необходимую прочность при одном разрыве. Для вакуумных аппаратов необходимо включение нескольких разрывов последовательно.

На рис. 13 представлен элегазовый короткозамыкатель на напряжение 110 кВ. В фарфоровом цилиндре 1 установлены контакты 2 и 3. Давление элегаза в цилиндре составляет 0,3 МПа. Привод подвижного контакта 3 осуществляется тягой 5. Стальной сильфон 4 обеспечивает герметизацию полости цилиндра 1. Расстояние между контактами 85—110 мм. Время срабатывания в 4—5 раз меньше, чем у существующих короткозамыкателей открытого типа. Короткозамыкатель защищен от климатических воздействий окружающей среды.

Выбор разъединителей

Номинальное напряжение разъединителя должно соответствовать номинальному напряжению высоковольтной сети.

Наибольший длительный ток нагрузки потребителя не должен превышать номинальное значение длительного тока разъединителя.
Ударный ток КЗ в месте установки разъединителя не должен превышать допустимую амплитуду ударного тока КЗ разъединителя.

Внешние условия работы разъединителя должны соответствовать реальным условиям эксплуатации аппарата (скорость ветра, температура, гололед).

Выбор короткозамыкателей и отделителей

Номинальное напряжение короткозамыкателя должно соответствовать номинальному значению напряжения сети.
Динамическая и термическая стойкости короткозамыкателя должны соответствовать току КЗ в месте его установки.
Время включения короткозамыкателя должно соответствовать требованиям схемы автоматики.
Номинальные данные по току и напряжению отделителя выбираются так же, как и для разъединителя. Кроме того, время отключения должно соответствовать требованиям схемы автоматики.

Что собой представляет схема отделитель-короткозамыкатель: описание конструкции и назначение

С целью уменьшения стоимости высоковольтных аппаратов на различных производствах, изготовители заменяют специальные переключатели для высокой напряженности короткозамыкателями и отделителями.

Такую систему можно встретить на некоторых подстанциях с мощностью от 40 кВ и больше, но в основном, такой подход считается уже не актуальным.

Поскольку в странах СНГ еще используют данную схему, в рамках этой публикации мы расскажем о ней и ее составляющих: отделители  в отдельности.

Способ функционирования отделителя

Электротрансформатор – это электромагнитное устройство, которое имеетдве или более, индуктивно связанные обмотки. Его используют для того, чтобы при помощи электромагнитной индукции преобразовать переменный электроток.

Превращение происходит при условии изменения мощности самого тока. Наверняка, вы видели большие трансформаторы, расположенные в некоторых районах города.

Они используются для передачи электроэнергии на огромные дистанции, кроме того, они отправляют ее на всевозможные приемники и усилители других аппаратов.

Как уже было сказано, главная составляющая схемы отделителя – провод с намотками. Чтобы трансформатор работал качественно и исправно, в нем закрепляется схема отделитель-короткозамыкатель.

Основные сведения о короткозамыкателе (КЗ)

Данная электрическая установка используется для того, чтобы на линии создавать искусственное короткое замыкание. Отсюда и название отделителя.

Как уже было сказано выше, такие установки, как короткозамыкатели, чаще всего можно встретить в трансформаторных щитках. Для чего он нужен?

После того, как на электрической трассе, которая питается от электротрансформатора, было произведено короткое замыкание,его необходимо отключить. Короткозамыкатель – ключевой объект в данном процессе. После замыкания аппарат и вся электрическая трасса отсоединяются от источника питания.

По какому принципу функционирует электроустановка с короткозамыкателем? В зависимости от мощности тока, прибор может работать с одним или двумя полюсами.

Механизмы, у которых значение мощности достигает 35 кВ, функционируют с 2 полюсами, а те, у которых это значение в 110 кВ, используют только один полюс.

Выше мы оставили для вас схему и фотографию короткозамыкателя, чтобы вы увидели все его составляющие.

Короткозамыкатель и отделитель включает в себя:

• металлический короб короткозамыкателя;
•  основной изолятор;
• неподвижный соединитель;
•  подвижный соединитель короткозамыкателя в виде ножа с заземлением;
• вал.

Передача отделителя короткозамыкателя имеет пружину. Она обеспечивает работу подвижного соединителя (ножа), направленного на неподвижную часть механизма, вокруг которой образуется напряжение.

Толчок дает релейная защита, запускается привод. Но остановить работу реле придется собственноручно.

Чтобы предотвратить появление дуги и неисправности всего механизма, необходимо улучшить резкость подвижной части (ножа). В таких аппаратах КЗ начинает свою работу примерно за 0,5 секунд.

Основные сведения об отделителе

Отделитель – это специальная установка, которая обеспечивает мгновенное отделение от электросети, если дана определенная команда.

Такой прибор можно спутать с разъединителем, который имеет схожий принцип работы. Разница состоит в том, что на отделителе установлена пружина, и в работу эта установка запускается собственноручно.

Кроме того, у данных приборов может быть закреплена заземляющая опора с одной или двух сторон. Он включает в себя такие детали:

• разъединитель с двумя колонками и подвижным ножом;
•  сами колонки;
•  пружинный привод.

Когда детали конструкции выявлены, можно поговорить о способе функционирования устройства.

Как было сказано выше, разъединитель отсоединяет трассу или магнитный электроток. Что касается электротока короткого замыкания, то такие приборы не могут его отключить.

Из-за этой особенности в самих конструкциях отделителя и короткозамыкателя есть блокирование.

Оно не позволяет разъединителю отключиться, в то время как через трансформатор пропускается электроток.Встретить такую установку можно в трансформаторных будках, они делают их работу стабильной.

Кроме того, чтобы разъединитель не смог отсоединиться, в схеме предусмотрена установка токового реле. Оно находится в короткозамыкателе и помещено в сам трансформатор.

Когда линия будет отключена, защитное реле закроет контакт и конденсатор, что заставит его включиться.Именно при помощи второго конденсатора произойдет отключение всего механизма.

Обоюдная связь короткозамыкателя и отделителя

В случае если данные установки установлены в механизмах открытого вида, это влечет за собой большие сбои в работе, поскольку отделитель и короткозамыкатель крайне неустойчивы к перепадам температур.

Из-за этого, были придуманы специальные короба с электротехническим газом закрытого типа.

Его утечка предотвращается наличием дополнительных резервных емкостей, которые закреплены около короба. Уровень давления постоянно контролируется особым прибором – мановакуумметром.

Установка, обеспечивающая короткое замыкание содержит в себе отдельную фарфоровую камеру и два электрода, размещенных с дистанцией в 0,9 сантиметров.Здесь предусмотрен специальный вывод под токопроводящую шину.

Подвижный контакт, в котором установлена шина, пронизан гибкими связями. Давление в такой камере должно поддерживаться на уровне 0,3 Мпа.

Следует отметить, что газ в баллонах и камере не имеет свойства гореть, поэтому вся конструкция защищена от пожара и взрывов.

Из-за этого здесь не устанавливаются аппараты для тушения дуги.Заключительный контакт имеет сходство с цилиндрическим стержнем и имеет розеточный вид. Ниже оставляем для вас изображение со схемой действия отделителя с короткозамыкателем.

На ней:

• переключатель;
• разъединитель;
•  короткозамыкатель;
• трансформаторы мощности;
•  трансформаторы электротока;
•  отключение отделителя;
• включение короткозамыкателя.

Данная схема является практически аналогичной переключателю для подстанций с высокой мощностью. В случае возникновения опасной ситуации внутри участка, защитной деталью послужит силовой трансформатор.

При помощи определенный действия он отключит от питания всех потребителей этого механизма. Кроме того, если в системе прекращена подача электротока, разъединитель отключается автоматически, чтобы не допустить разрыв.

Данная система применима для линий с высоким значением напряженности.В самом начале статьи мы уже говорили, что схема отделитель-короткозамыкатель на данный момент устарела. Сейчас можно поменять его на новые устройства.

Преимущественные и отрицательные характеристики системы

КЗ и ОД крайне неустойчивы к перепадам температур и разным природным явлениям, поэтому их работу в открытых механизмах нельзя назвать качественной.

Поэтому производители начали выпускать специальную камеру, в которую пускается электротехнический газ.

Для конструкции с мощностью в 35 кВ характерно два полюса, для более мощных – в 110 кВ, характерен один полюс. Стандартные короткозамыкатели вводятся в работу не так быстро, как хотелось бы.

Поэтому специалисты рекомендуют использовать установку, которая содержит порох.

Взрыв внутри нее способствует запуску движимого контакта (ножа) в работу в несколько раз быстрее. Следует отметить, что во время диагностики всего механизма особое внимание нужно уделять изоляции на каждом элементе.

На этом все! Мы рассказали вам о системе короткозамыкатель-отделитель, о каждой ее составляющей в отдельности. Верим, что данная публикация была для вас информативной.

Если же у вас остались некоторые вопросы по теме, можете задать их нашему редактору в комментариях.

Внутреннее устройство короткого замыкания для литий-ионных аккумуляторов (текстовая версия)

Это текстовая версия внутреннего устройства короткого замыкания для литий-ионных аккумуляторов видео.

Текст на экране:
Устройство внутреннего короткого замыкания для литий-ионных аккумуляторов
Начинается сборка литий-ионных аккумуляторов.

Анимация четырех цилиндрических фигур, уложенных друг на друга вертикально, но не соприкасающихся, пока четыре плоские тонкие полоски движутся к цилиндрам. Тонкие, плоские формы помечены как анод. (синий), сепаратор (серый), катод (зеленый) и сепаратор (серый).

Текст на экране:
В сепараторе между анодом и катодом вставлено отверстие, а ISC устройство вводят и фиксируют жидким клеем.

Анимация плоских тонких полос, приближающихся к цилиндрам и проходящих через пространства между ними, выходя на другую сторону и перекатываясь по двум соседним цилиндрическим формы, затем обернутые вокруг третьей, меньшей цилиндрической формы, которая затем заключена в оболочку во внешней оболочке.

Текст на экране:
Батарея намотана и законсервирована.

Анимация вида в разрезе намотанной и консервированной батареи, открывающей внутренние слои из намотанных тонких полосок. Когда полоски выходят из батареи, в одной из них появляется отверстие. серых полосок, как круглый серый диск поднимается из него и приближается, обнажая меньший коричневый диск над серым диском. Коричневый диск поднимается, открывая дополнительные слои, помеченные как медный диск, медная шайба, сепаратор, восковой слой и алюминиевый диск. Затем действие меняется на противоположное, и батарея может замыкаться сама на себя.

Анимация переключается с показа одного цилиндра батареи на несколько цилиндров батареи выстроились в два ряда по шесть человек. Коричневая пластина с 12 отверстиями перемещается сверху наверх часть цилиндров батареи, а черные колпачки поднимаются снизу и прикрепляются к нижней части каждого цилиндра. Верх и низ коробки выходят сверху и снизу, закрывая все компоненты.

Текст на экране:
Ячейка с имплантированным устройством ISC помещается в модуль.

В двух видеороликах, которые появляются справа от модуля, часть оборудования подключается к проводам. Два видео похожи, за исключением того, что одно черно-белое, а другое красочный.

Текст на экране:
Устройство ISC активируется в ячейке путем подачи тепла для расплавления слоя воска и создать текущий путь между положительным и отрицательным.

Динамический номер рядом с видео находится в диапазоне от 50 до 215. 

Текст на экране:
Тепло от ячейки ISC распространяется на соседние ячейки, и внутреннее короткое замыкание завершено.

По мере увеличения числа оборудование в черно-белом видео испускает пар, затем пламя, в то время как оборудование в другом видео меняет цвет и излучает пламя.

Узнайте больше об исследованиях тепловой безопасности NREL в области хранения энергии.

Литий-ионные аккумуляторы, Часть 4: Сепараторы

Сепараторы в литий-ионных (Li-ion) аккумуляторах буквально разделяют анод и катод для предотвращения короткого замыкания. Современная технология сепарации также способствует термостабильности и безопасности ячейки. Сепараторы влияют на несколько рабочих параметров батареи, включая срок службы, удельную энергию и мощность, а также безопасность. Сепаратор увеличивает внутреннее сопротивление ячейки, а сам сепаратор занимает ценное пространство внутри литий-ионного аккумулятора, что делает оптимизацию сепаратора важной частью конструкции литий-ионного аккумулятора. В этом разделе часто задаваемых вопросов кратко рассматривается работа сепаратора и ключевые показатели производительности, рассматриваются распространенные материалы сепаратора для повышения безопасности литий-ионных аккумуляторов, рассматривается возможное использование функциональных сепараторов, которые сочетают в себе работу сепаратора и электролита, и завершается рассмотрением UL 259.1 Схема исследования сепараторов аккумуляторных батарей.

Сепараторы из ионов лития должны быть электрохимически и химически стабильны по отношению к электролиту и электродным материалам, поскольку сепаратор не участвует в окислительно-восстановительных (окислительно-восстановительных) реакциях, в результате которых возникает поток электричества (рис. 1) . Сепараторы работают в сильно окислительных и восстановительных условиях и должны быть механически прочными и способными выдерживать высокие нагрузки при сборке и эксплуатации аккумуляторов.

Рисунок 1: Схематическое изображение сепаратора в цилиндрическом элементе литий-ионной батареи и увеличенное поперечное сечение слоистой структуры. (Изображение: молекулы MDPI)

Сепараторные материалы включают: Нетканые материалы состоят из изготовленного листа, полотна или мата из направленно или беспорядочно ориентированных волокон. Жидкие мембраны на подложке состоят из твердой и жидкой фаз, содержащихся внутри микропористого сепаратора. Некоторые полимерные электролиты образуют комплексы с солями щелочных металлов, которые образуют ионные проводники, служащие твердыми электролитами. Твердые ионные проводники могут служить как сепаратором, так и электролитом. Независимо от используемого материала аккумуляторные сепараторы представляют собой сложные конструкции, которые должны удовлетворять широкому кругу иногда противоречащих друг другу требований к производительности (Рисунок 2) .

Рисунок 2: Важные рабочие характеристики сепараторов. (Изображение: Материалы MDPI )

Химическая стабильность : Материал сепаратора должен быть химически стабилен по отношению к электролиту и электродным материалам в сильно реактивных средах, когда батарея полностью заряжена.

Толщина и прочность : Сепаратор батареи должен быть достаточно тонким, чтобы поддерживать плотность энергии и мощности батареи, и иметь достаточную прочность на растяжение, чтобы предотвратить растяжение или повреждение в процессе намотки. Толщина сепаратора варьируется от 25,4 мкм до 12 мкм, в зависимости от химической системы, без ущерба для свойств ячейки. Сепаратор не должен быть проколот частицами или структурами, давящими на его поверхность, чтобы предотвратить короткое замыкание.

Пористость и размер пор : Стандартная пористость сепаратора составляет 40 процентов. Если пористость больше, может быть трудно закрыть поры во время отключения батареи. Поры должны содержать электролит и обеспечивать движение ионов между электродами. Поры должны быть равномерно распределены и иметь извилистую структуру, обеспечивающую равномерное распределение тока по всему сепаратору при подавлении роста Li на аноде.

Термическая стабильность и отключение : Сепаратор должен быть термически стабильным при нормальных рабочих температурах и иметь возможность отключаться при температуре немного ниже температуры, при которой происходит тепловой разгон.

Смачиваемость : Электролит должен быть совместим с электролитом, обеспечивающим полное смачивание, и электролит должен постоянно смачивать сепаратор, сохраняя срок службы.

Сепараторы отключения

Сепараторы отключения представляют собой многослойные конструкции, которые могут останавливать ток в батарее, если она становится слишком горячей во время цикла. При повышенных температурах полимерные сепараторы плавятся, и поры закрываются, останавливая дальнейший перенос ионов в механизме, известном как отключение сепаратора (рис. 3). При чрезвычайно высоких температурах целостность самого сепаратора может быть нарушена, что приведет к короткому замыканию между катодом и анодом в механизме, называемом пробоем сепаратора. Когда происходит поломка сепаратора, это приводит к тепловому разгону.

Рис. 3 Сепаратор с полиэтиленовым микросферическим покрытием может выполнять быстрое тепловое отключение при повышенных температурах, чтобы отключить перенос ионов и защитить батарею от теплового разгона. (Изображение: Journal of Energy Chemistry)

Сепараторы для останова обычно состоят из двухслойных структур полипропилен (ПП)/полиэтилен (ПЭ) или трехслойных структур ПП/ПЭ/ПП. Сепараторы с отключением используют разницу в температуре плавления полипропилена (165°C) и полиэтилена (135°C). ПЭ с более низкой температурой плавления, являющийся защитным слоем, и ПП с более высокой температурой плавления, используемый для защиты структурной целостности и предотвращения поломки сепаратора. Когда возникает повышенная температура, слой полиэтилена плавится, закрывая поры в сепараторе и останавливая ток, в то время как слой полипропилена остается твердым. Если температура повышается слишком быстро и превышает температуру плавления полипропилена, сепаратор может выйти из строя.

Сепараторы с керамическим покрытием изготавливаются путем нанесения суспензии на полимерные мембраны керамическими частицами, такими как оксид алюминия, диоксид циркония или диоксид кремния. Тонкое керамическое покрытие уменьшает усадку сепаратора при отключении из-за перегрева и повышает безопасность батареи. Добавление покрытия также улучшает термическую и механическую стабильность, а высокая гидрофильность и большая площадь поверхности керамических частиц улучшают смачиваемость. Тем не менее, это увеличивает вес, объем, время обработки и стоимость сепаратора. Сепараторы с керамическим покрытием также могут отслаиваться от полимерной мембраны, что приводит к выходу из строя батареи .

Функциональные сепараторы и литий-металлические аккумуляторы
Так называемые функциональные сепараторы объединяют в себе возможности сепаратора и электролита. Разработка функциональных сепараторов позволит создавать литий-металлические батареи с емкостью, в 7 раз превышающей емкость современных литий-ионных батарей. Ожидается, что функциональные сепараторы решат проблемы с литий-металлическими батареями, связанные с ростом дендритов, низкой кулоновской эффективностью, высокой реакционной способностью лития и угрозами безопасности.

Ожидается, что метаорганические каркасы (MOF) станут ключом к разработке функциональных разделителей. Обладая плотной и высокоупорядоченной структурой пор, MOF имеют самую большую известную площадь поверхности: один грамм MOF может иметь площадь поверхности, сравнимую с футбольным полем FIFA, или 7 000 м2/г материала MOF. Большая площадь поверхности обеспечивает большее пространственное поглощение молекул и ионов.

Функциональный сепаратор, состоящий из полипропиленового сепаратора, покрытого с обеих сторон материалом MOF, может использоваться для литий-металлических аккумуляторов. В лаборатории MOF с четко определенными собственными наноканалами и отрицательно заряженными щелевыми каналами boh ограничивает свободную миграцию анионов, способствуя высокому числу переноса Li+, равному 0,68. Между тем, покрытие MOF с однородной пористой структурой способствует однородному осаждению лития. Достигнута высокостабильная цикличность нанесения/зачистки лития. Однако остается множество проблем, связанных с усовершенствованием этих материалов и процессов и масштабированием их для крупносерийного производства.

Безопасность UL 2591 и сепаратора элементов аккумуляторной батареи
Существует множество стандартов безопасности и производительности для литий-ионных аккумуляторов в конкретных приложениях, таких как автомобильные системы и потребительские устройства. Но только один для безопасности сепараторов аккумуляторных батарей: UL 2591, Схема исследования сепараторов аккумуляторных батарей. Чтобы оценить, как различные материалы сепараторов влияют на безопасность литий-ионных аккумуляторов, UL провела всестороннюю оценку графитовых ячеек из оксида лития-кобальта (LiCoO₂), включающих несколько типов и толщин сепараторов батарей, включая полипропилен, полиэтилен и полиэтилен с керамическим покрытием толщиной от 16 микрометров (мкм) до 7 мкм.

UL 2591 Ред. 3-2018 является третьим изданием этого стандарта и включает процедуры испытаний сепараторов аккумуляторных элементов для измерения пор (пористость, размер пор и их распределение), смачиваемости и теплоты сгорания. Также включены аналитические тесты для определения характеристик материала сепаратора аккумуляторных элементов и необходимость наличия программы обеспечения качества. Также были внесены изменения в Испытание на прочность при проколе (включение испытания на тупой прокол) и Испытание на размерную стабильность (включение альтернативного метода в печи). Каждая ячейка с образцом подвергалась четырем испытаниям для имитации общих условий жестокого обращения, в том числе:

• Тепловая рампа
• Перезарядка
• Внутреннее короткое замыкание
• Внешнее короткое замыкание

Материалы сепараторов, использованные в образцах ячеек, также были охарактеризованы по физическим свойствам, в том числе:

• Толщина
• Размерная стабильность
• Температура плавления
• Температура разрыва расплава
• Стойкость к проколу
• Функция отключения

Резюме
Сепараторы способствуют безопасности и надежности литий-ионных аккумуляторов.