Значението на пластмасите за функцията за съхранение на енергия в батериите

Електродите в батерията трябва да бъдат изолирани един от друг, за да се избегне късо съединение. За тази цел често се използват покрития от полимери като поливинилиден флуорид (PVDF) или полиетилен (PE). Тези материали са електроизолиращи и се отличават с висока химическа устойчивост, за да предпазят електродите от корозия, например причинена от електролита.

Свързващото вещество помага да се задържи активният материал (като метален оксид или графит) заедно в електрода, за да се гарантира целостта и стабилността по време на цикъла. В литиево-йонните батерии и горивните клетки често се използва PVDF, тъй като има добра адхезия към електродите, както и висока механична якост дори при повишени температури. В горивните клетки се използват също политетрафлуороетилен (PTFE) и полифенилен оксид (PPO) поради ниския им коефициент на триене. В окислително-редукционните проточни батерии се използва полиакрилонитрил (PAN), тъй като той допринася не само за доброто сцепление, но и за стабилизирането на електродите.

Сепараторите са филми или мембрани, които се поставят между електродите в батерията, за да се предотврати късо съединение. Те трябва да имат висока пропускливост за йони, за да позволяват на електролита да тече, но да са непропускливи за електрони. За тази цел често се използват екструдирани пластмасови фолиа, изработени от полипропилен (PP) или полиетилен (PE), които имат висока механична якост и добри изолационни свойства, като същевременно осигуряват ефективна изолация срещу електрони. При сухия процес PVDF се нанася като покритие върху нетъкан текстил, изработен от синтетични влакна, и се разтопява и пресова под налягане при висока температура. В допълнение към сухия процес, полисулфонът (PS) влиза в употреба при мокрия процес, при който върху пластмасов нетъкан текстил се нанася разтвор. Мокрият процес води до сепаратори с по-висока порьозност и по-хомогенен размер и разпределение на порите. Те също така са по-тънки, но по-малко твърди от сепараторите, произведени чрез сух процес.

Корпусът на батерията трябва да осигурява механична стабилност и електрическа изолация, за да предпазва електродите и електролита. Тук често се използват пластмаси като акрилонитрил-бутадиен-стирол (ABS) или поликарбонат (PC), тъй като те имат висока якост и устойчивост на удар и предпазват батерията от повреди, причинени от влиянието на околната среда или електрическите полета.

В горивните клетки перфлуорираните йономери се използват като протонно-обменни мембрани (PEM). Тези пластмаси се отличават с висока протонна проводимост и добра химическа и термична стабилност, което ги прави подходящи за използване в горивни клетки. PEM трябва да имат висока газопропускливост, позволяваща пренос на кислород и водород. В окислително-редукционните проточни батерии се използват йонообменни мембрани, изработени от полисулфон или поливинилхлорид (PVC). Тези пластмаси имат добър йонообменен капацитет и висока химическа стабилност, което ги прави идеални за използване в агресивни електролити. Мембраните трябва да имат и висока механична якост, за да издържат на потока на течността в батерията. Съществена разлика между мембраните и при двете приложения е тяхната функционалност. В горивните клетки PEM служат като електролитни мембрани, разделящи анода и катода и позволяващи протонен поток, за да се осигури протичането на електрически ток. В редокс батериите мембраните за йонен обмен разделят електролитните разтвори и позволяват протичането на йони между двата електрода.