Ein Separator in elektrochemischen Elementen wie elektrolytischen und galvanischen Zellen hat die Aufgabe Kathode und Anode d h die negative und positive Elektrode in Akkumulator Zellen und Primarelementen raumlich und elektrisch zu trennen Der Separator muss jedoch fur die Ionen durchlassig sein welche die Umwandlung der gespeicherten chemischen Energie in elektrische Energie bewirken Als Materialien kommen vorwiegend mikroporose Kunststoffe sowie Vliese aus Glasfaser oder Polyethylen zum Einsatz 1 Inhaltsverzeichnis 1 Aufgabe und Aufbau 2 Separatoren fur wiederaufladbare oder Sekundarelemente 3 Separatoren fur nicht wiederaufladbare oder Primarzellen 4 Weitere Einsatzfalle 5 Literatur 6 Einzelnachweise 7 WeblinksAufgabe und Aufbau Bearbeiten nbsp Polymer Separator in Gelb in einer BatterieDer Separator hat die Aufgabe einer Barriere die die beiden Elektroden elektrisch voneinander isoliert um interne Kurzschlusse zu vermeiden Gleichzeitig muss der Separator jedoch durchlassig fur Ionen sein damit die elektrochemischen Reaktionen in der Zelle ablaufen konnen Ein Separator muss dunn sein damit der Innenwiderstand moglichst gering ist und eine hohe Packungsdichte erzielt werden kann Nur so sind gute Leistungsdaten und hohe Kapazitaten moglich Weitere wichtige Funktionen des Separators sind den Elektrolyten aufzusaugen und bei geschlossenen Zellen den Gasaustausch zu gewahrleisten Wahrend fruher u a Gewebe und Papier verwendet wurden sind heutzutage uberwiegend sehr feinporige Materialien im Einsatz wie Vliesstoffe und Membranen Als Separator kann auch eine einfache Konstruktion aus spritzgegossenen Kunststoffstegen dienen wenn es nur darum geht die Elektroden in einem bestimmten Abstand zu halten Eine Sonderform des Separators ist die Rohrchentasche Diese wird aus zwei Lagen Gewebe bzw Vliesstoff hergestellt die zunachst mit einem Harz getrankt dann miteinander vernaht und in eine bestimmte Rohrchenform gebracht wurden Diese Rohrchen werden mit aktiver Masse befullt und werden dann in Bleiakkumulatoren als Elektroden eingesetzt Fur unterschiedliche chemische Systeme mussen auch unterschiedliche Separatoren eingesetzt werden Ihre Zusammensetzung richtet sich nach dem Elektrolyten dem sie im Verlaufe der Lebensdauer ausgesetzt sind Ein weiteres Kriterium fur die Separatorauswahl ist der Preis Separatoren die uber viele Lade bzw Entladezyklen bzw mehrere Jahre hinweg stabil sein mussen sind aus hoherwertigen Materialien gefertigt als solche die in kurzlebigen Primarzellen eingesetzt werden Separatoren fur wiederaufladbare oder Sekundarelemente BearbeitenBleiakkumulatoren Hier sind Materialien erforderlich die den stark sauren und oxidativen Bedingungen standhalten konnen Es kommen hier extrudierte oder gesinterte Separatoren aus Polyethylen gesintertem PVC oder Matten aus Mikroglasfaservlies AGM in Frage Nickel Cadmium Akkumulatoren Hier im stark alkalischen Milieu der Kalilauge sind uberwiegend Separatoren aus Polyamid sowie Polyethylen bzw Polypropylen Kombinationen im Einsatz Heutzutage werden hier fast ausschliesslich Vliesstoffe verwendet Hydrophobe Polymere konnen durch Fluorierung oder Netzmittel hydrophil gemacht werden so dass sie begierig den Elektrolyten aufnehmen Nickel Metallhydrid Akkumulatoren Die Voraussetzungen sind hier dieselben wie bei Nickel Cadmium Akkus nur dass hier zusatzliche Anforderungen an den Akkuseparator gestellt werden Er muss namlich in der Lage sein die Selbstentladung zu verringern Dies gelingt durch Funktionalisierung der Vliesstoff Oberflache mittels chemischer Behandlung Eine solche kann die Oberflachenbehandlung mit Acrylsaure oder die Sulfonierung sein Lithium Akkumulatoren Hier setzt man mikroporose Membranen ein um den Ionendurchgang zu ermoglichen Dabei handelt es sich meist um polymere Folien die auch aus mehreren Lagen bestehen konnen Da diese Folien zwar sehr gute elektrochemische Eigenschaften aber nur eine geringe Temperaturbestandigkeit etwa 120 C aufweisen werden auch hitzebestandige mikroporose keramische Separatoren eingesetzt Deren mechanische Eigenschaften Bruchempfindlichkeit schranken die Einsatzmoglichkeiten allerdings auf ausschliesslich stationare Anwendungen stark ein Seit etwa 2009 wird an Materialien gearbeitet die auf einem sehr feinen Vliesstoff basieren welcher keramisch beschichtet wurde Damit erreicht man durch Flexibilitat und Temperaturbestandigkeit eine hohe Sicherheit insbesondere fur den Einsatz in Traktionsbatterien fur Elektroautos und Hybridfahrzeuge Eine neue Entwicklung stammt dabei von dem Konzern Evonik und wird von der sachsischen Firma Li Tec eingesetzt Die als Separator entwickelte Keramikfolie Separion ist temperaturfest bis etwa 700 C 2 und soll explosionsartiges thermisches Durchgehen zuverlassig verhindern 3 Separatoren fur nicht wiederaufladbare oder Primarzellen BearbeitenLithium Zellen von Lithiumbatterien Es werden mikroporose Folien oder Vliesstoffe verwendet Alkali Mangan Zellen In Alkali Mangan Batterien werden vorwiegend Vliesstoffe englisch nonwovens als Separatoren eingesetzt Diese bestehen meist aus einer Mischung von Polyvinylalkohol Mikrofasern PVA und Zellulose Gelegentlich werden auch Laminate aus Vliesstoffen und Membranen wie beispielsweise Cellophan verwendet Spezielle Anforderungen an das Separatormaterial in Alkali Mangan Batterien sind gute Benetzung und hohe Aufnahmefahigkeit fur die alkalische Elektrolytlosung Der Porendurchmesser muss klein sein um sogenannte Durchwachsungen des Separators durch Zink Dendriten die zum internen Kurzschluss fuhren zu vermeiden Wichtig ist auch ein niedriger Preis des Materials Zink Kohle Elemente Bei diesem Batterietyp wird vorwiegend Papier als Separator eingesetzt Weitere Einsatzfalle BearbeitenBatterien welche hohen Temperaturen ausgesetzt sind erfordern temperaturbestandigere Materialien z B temperaturbestandige Polymere oder auch in Einzelfallen Asbest Zu Separatoren in Brennstoffzellen siehe dort Literatur BearbeitenPeter Kritzer John Anthony Cook Nonwovens as Separators for Alkaline Batteries In Journal of The Electrochemical Society Band 154 Nr 5 2007 S A481 A494 doi 10 1149 1 2711064 Einzelnachweise Bearbeiten H Wallentowitz K Reif Handbuch Kraftfahrzeugelektronik Grundlagen Komponenten Systeme Anwendungen Springer 2006 ISBN 9783528039714 S 256 Carsten Herz Daimler und Evonik forcieren Batterie Allianz Artikel im Handelsblatt vom 11 August 2010 MembranGuide Separion ist der neue keramische Separator fur Lithium Ionen Batterien aufgerufen 13 Juni 2012Weblinks BearbeitenHersteller EVONIK fruher Ruhrkohle AG LiTec Separion Keramikfolie als Separator Valence Abgerufen von https de wikipedia org w index php title Separator Batterie amp oldid 215648089
