Flammehemmende analyse og anbefalinger for belegg til batteriseparatorer

Flammehemmende analyse og anbefalinger for belegg til batteriseparatorer

Kunden produserer batteriseparatorer, og separatoroverflaten kan belegges med et lag, vanligvis alumina (Al₂O₃) med en liten mengde bindemiddel. De søker nå alternative flammehemmere for å erstatte alumina, med følgende krav:

• Effektiv flammehemming ved 140 °C(f.eks. nedbrytning for å frigjøre inerte gasser).
• Elektrokjemisk stabilitetog kompatibilitet med batterikomponenter.

Anbefalte flammehemmere og analyse

1. Synergistiske flammehemmere med fosfor og nitrogen (f.eks. modifisert ammoniumpolyfosfat (APP) + melamin)

Mekanisme:

• Syrekilden (APP) og gasskilden (melamin) samvirker for å frigjøre NH₃ og N₂, noe som fortynner oksygen og danner et forkullet lag som blokkerer flammer.
  Fordeler:
• Fosfor-nitrogen-synergi kan senke nedbrytningstemperaturen (justerbar til ~140 °C via nanostørring eller formulering).
• N₂ er en inert gass; NH₃s innvirkning på elektrolytt (LiPF₆) må evalueres.
  Hensyn:
• Verifiser APP-stabilitet i elektrolytter (unngå hydrolyse til fosforsyre og NH₃). Silikabelegg kan forbedre stabiliteten.
• Elektrokjemisk kompatibilitetstesting (f.eks. syklisk voltammetri) er nødvendig.

2. Nitrogenbaserte flammehemmere (f.eks. azoforbindelsessystemer)

Kandidat:Azodikarbonamid (ADCA) med aktivatorer (f.eks. ZnO).
Mekanisme:

• Nedbrytningstemperaturen kan justeres til 140–150 °C, og frigjør N₂ og CO₂.
  Fordeler:
• N₂ er en ideell inert gass, ufarlig for batterier.
  Hensyn:
• Kontrollbiprodukter (f.eks. CO, NH₃).
• Mikroinnkapsling kan nøyaktig justere nedbrytningstemperaturen.

3. Termiske reaksjonssystemer for karbonat/syre (f.eks. mikroinnkapslet NaHCO₃ + syrekilde)

Mekanisme:

• Mikrokapsler brister ved 140 °C, noe som utløser en reaksjon mellom NaHCO₃ og organisk syre (f.eks. sitronsyre) for å frigjøre CO₂.
  Fordeler:
• CO₂ er inert og trygt; reaksjonstemperaturen er kontrollerbar.
  Hensyn:
• Natriumioner kan forstyrre Li⁺-transporten; vurder litiumsalter (f.eks. LiHCO₃) eller immobilisering av Na⁺ i belegget.
• Optimaliser innkapslingen for stabilitet ved romtemperatur.

Andre potensielle alternativer

• Metallorganiske rammeverk (MOF-er):f.eks. spaltes ZIF-8 ved høye temperaturer og frigjør gass; søk etter MOF-er med samsvarende spaltningstemperaturer.
• Zirkoniumfosfat (ZrP):Danner et barrierelag ved termisk nedbrytning, men kan kreve nanostørrelse for å senke nedbrytningstemperaturen.

Eksperimentelle anbefalinger

1. Termogravimetrisk analyse (TGA):Bestem nedbrytningstemperatur og gassfrigjøringsegenskaper.
2. Elektrokjemisk testing:Vurder virkningen på ioneledningsevne, grensesnittimpedans og syklingsytelse.
3. Flammehemmingstesting:f.eks. vertikal brenntest, måling av termisk krymping (ved 140 °C).

Konklusjon

Demodifisert fosfor-nitrogen synergistisk flammehemmer (f.eks. belagt APP + melamin)anbefales først på grunn av dens balanserte flammehemming og justerbare nedbrytningstemperatur. Hvis NH₃ må unngås,azoforbindelsessystemerellermikroinnkapslede CO₂-frigjøringssystemerer levedyktige alternativer. En faset eksperimentell validering anbefales for å sikre elektrokjemisk stabilitet og prosessgjennomførbarhet.

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