Anàlisi ignífuga i recomanacions per a recobriments de separadors de bateries

Anàlisi ignífuga i recomanacions per a recobriments de separadors de bateries

El client produeix separadors de bateries, i la superfície del separador es pot recobrir amb una capa, normalment d'alúmina (Al₂O₃) amb una petita quantitat d'aglutinant. Ara busquen retardants de flama alternatius per substituir l'alúmina, amb els requisits següents:

• Retardant de flama eficaç a 140 °C(per exemple, descomponent-se per alliberar gasos inerts).
• Estabilitat electroquímicai compatibilitat amb els components de la bateria.

Retardants de flama recomanats i anàlisi

1. Retardants de flama sinèrgics de fòsfor i nitrogen (per exemple, polifosfat d'amoni modificat (APP) + melamina)

Mecanisme:

• La font d'àcid (APP) i la font de gas (melamina) actuen sinèrgicament per alliberar NH₃ i N₂, diluint l'oxigen i formant una capa de carbonització per bloquejar les flames.
  Avantatges:
• La sinergia fòsfor-nitrogen pot reduir la temperatura de descomposició (ajustable a ~140 °C mitjançant nanodimensionament o formulació).
• L'N₂ és un gas inert; cal avaluar l'impacte de l'NH₃ sobre l'electròlit (LiPF₆).
  Consideracions:
• Verificar l'estabilitat de l'APP en els electròlits (evitar la hidròlisi en àcid fosfòric i NH₃). El recobriment de sílice pot millorar l'estabilitat.
• Calen proves de compatibilitat electroquímica (per exemple, voltamperometria cíclica).

2. Retardants de flama basats en nitrogen (per exemple, sistemes de compostos azoics)

Candidat/da:Azodicarbonamida (ADCA) amb activadors (per exemple, ZnO).
Mecanisme:

• Temperatura de descomposició ajustable a 140–150 °C, alliberant N₂ i CO₂.
  Avantatges:
• El N₂ és un gas inert ideal, innocu per a les bateries.
  Consideracions:
• Controlar els subproductes (per exemple, CO, NH₃).
• La microencapsulació pot ajustar amb precisió la temperatura de descomposició.

3. Sistemes de reacció tèrmica carbonat/àcid (per exemple, NaHCO₃ microencapsulat + font d'àcid)

Mecanisme:

• Les microcàpsules es trenquen a 140 °C, desencadenant una reacció entre el NaHCO₃ i l'àcid orgànic (per exemple, l'àcid cítric) per alliberar CO₂.
  Avantatges:
• El CO₂ és inert i segur; la temperatura de reacció és controlable.
  Consideracions:
• Els ions de sodi poden interferir amb el transport de Li⁺; considereu sals de liti (per exemple, LiHCO₃) o immobilitzar Na⁺ al recobriment.
• Optimitzar l'encapsulació per a l'estabilitat a temperatura ambient.

Altres opcions potencials

• Estructures metall-orgàniques (MOF):p. ex., el ZIF-8 es descompon a altes temperatures per alliberar gas; busqueu MOF amb temperatures de descomposició equivalents.
• Fosfat de zirconi (ZrP):Forma una capa barrera durant la descomposició tèrmica, però pot requerir una nanomida per reduir la temperatura de descomposició.

Recomanacions experimentals

1. Anàlisi termogravimètrica (TGA):Determinar la temperatura de descomposició i les propietats d'alliberament de gasos.
2. Proves electroquímiques:Avaluar l'impacte en la conductivitat iònica, la impedància interfacial i el rendiment cíclic.
3. Proves de retard de flama:p. ex., prova de combustió vertical, mesura de la contracció tèrmica (a 140 °C).

Conclusió

Elretardant de flama sinèrgic de fòsfor-nitrogen modificat (per exemple, APP recobert + melamina)es recomana primer a causa de la seva resistència a la flama equilibrada i la temperatura de descomposició ajustable. Si s'ha d'evitar NH₃,sistemes de compostos azoicsosistemes d'alliberament de CO₂ microencapsulatssón alternatives viables. Es recomana una validació experimental per fases per garantir l'estabilitat electroquímica i la viabilitat del procés.

Let me know if you’d like any refinements! Contact by email: lucy@taifeng-fr.com