Analyse af flammehæmmende midler og anbefalinger til belægninger til batteriseparatorer

Analyse af flammehæmmende midler og anbefalinger til belægninger til batteriseparatorer

Kunden producerer batteriseparatorer, og separatoroverfladen kan belægges med et lag, typisk aluminiumoxid (Al₂O₃) med en lille mængde bindemiddel. De søger nu alternative flammehæmmere til at erstatte aluminiumoxid med følgende krav:

• Effektiv flammehæmning ved 140°C(f.eks. nedbrydning for at frigive inerte gasser).
• Elektrokemisk stabilitetog kompatibilitet med batterikomponenter.

Anbefalede flammehæmmere og analyse

1. Synergistiske flammehæmmere med fosfor og nitrogen (f.eks. modificeret ammoniumpolyfosfat (APP) + melamin)

Mekanisme:

• Syrekilden (APP) og gaskilden (melamin) arbejder sammen for at frigive NH₃ og N₂, fortynde ilt og danne et forkullet lag, der blokerer flammerne.
  Fordele:
• Fosfor-nitrogen-synergi kan sænke nedbrydningstemperaturen (kan justeres til ~140 °C via nanostørrelse eller formulering).
• N₂ er en inert gas; NH₃'s indvirkning på elektrolytten (LiPF₆) skal evalueres.
  Overvejelser:
• Verificér APP-stabilitet i elektrolytter (undgå hydrolyse til fosforsyre og NH₃). Silicabelægning kan forbedre stabiliteten.
• Elektrokemisk kompatibilitetstest (f.eks. cyklisk voltammetri) er påkrævet.

2. Nitrogenbaserede flammehæmmere (f.eks. azoforbindelsessystemer)

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

• Nedbrydningstemperaturen kan justeres til 140-150 °C, hvorved der frigives N₂ og CO₂.
  Fordele:
• N₂ er en ideel inert gas, uskadelig for batterier.
  Overvejelser:
• Kontrolbiprodukter (f.eks. CO, NH₃).
• Mikroindkapsling kan præcist justere nedbrydningstemperaturen.

3. Termiske reaktionssystemer med karbonat/syre (f.eks. mikroindkapslet NaHCO₃ + syrekilde)

Mekanisme:

• Mikrokapsler brister ved 140 °C, hvilket udløser en reaktion mellem NaHCO₃ og organisk syre (f.eks. citronsyre) for at frigive CO₂.
  Fordele:
• CO₂ er inert og sikkert; reaktionstemperaturen er kontrollerbar.
  Overvejelser:
• Natriumioner kan forstyrre Li⁺-transporten; overvej lithiumsalte (f.eks. LiHCO₃) eller immobilisering af Na⁺ i belægningen.
• Optimer indkapslingen for stabilitet ved stuetemperatur.

Andre potentielle muligheder

• Metalorganiske rammeværker (MOF'er):f.eks. nedbrydes ZIF-8 ved høje temperaturer og frigiver gas; screen for MOF'er med matchende nedbrydningstemperaturer.
• Zirconiumfosfat (ZrP):Danner et barrierelag ved termisk nedbrydning, men kan kræve nanostørrelse for at sænke nedbrydningstemperaturen.

Eksperimentelle anbefalinger

1. Termogravimetrisk analyse (TGA):Bestem nedbrydningstemperatur og gasfrigivelsesegenskaber.
2. Elektrokemisk testning:Vurder indvirkningen på ionledningsevne, grænsefladeimpedans og cyklingsydeevne.
3. Flammehæmningstest:f.eks. vertikal brændtest, måling af termisk krympning (ved 140 °C).

Konklusion

Demodificeret fosfor-nitrogen synergistisk flammehæmmer (f.eks. belagt APP + melamin)anbefales først på grund af dens afbalancerede flammehæmning og justerbare nedbrydningstemperatur. Hvis NH₃ skal undgås,azoforbindelsessystemerellermikroindkapslede CO₂-frigivelsessystemerer levedygtige alternativer. En faseopdelt eksperimentel validering anbefales for at sikre elektrokemisk stabilitet og procesgennemførlighed.

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