Analiza ognioodporności i zalecenia dotyczące powłok separatorów akumulatorów

Analiza ognioodporności i zalecenia dotyczące powłok separatorów akumulatorów

Klient produkuje separatory akumulatorów, a powierzchnia separatora może być pokryta warstwą, zazwyczaj tlenku glinu (Al₂O₃) z niewielką ilością spoiwa. Obecnie poszukuje alternatywnych środków zmniejszających palność, które mogłyby zastąpić tlenek glinu, z następującymi wymaganiami:

• Skuteczna ognioodporność w temperaturze 140°C(np. rozkładanie się w celu uwolnienia gazów obojętnych).
• Stabilność elektrochemicznai kompatybilność z elementami baterii.

Zalecane środki zmniejszające palność i analiza

1. Synergistyczne środki zmniejszające palność fosforowo-azotowe (np. modyfikowany polifosforan amonu (APP) + melamina)

Mechanizm:

• Źródło kwasu (APP) i źródło gazu (melamina) działają synergicznie, uwalniając NH₃ i N₂, rozcieńczając tlen i tworząc warstwę zwęgloną blokującą płomienie.
  Zalety:
• Synergia fosforu i azotu może obniżyć temperaturę rozkładu (można ją dostosować do ~140°C poprzez nanorozmiarowanie lub formulację).
• N₂ jest gazem obojętnym; należy ocenić wpływ NH₃ na elektrolit (LiPF₆).
  Rozważania:
• Zweryfikuj stabilność APP w elektrolitach (unikaj hydrolizy do kwasu fosforowego i NH₃). Powłoka krzemionkowa może poprawić stabilność.
• Wymagane jest przeprowadzenie badań zgodności elektrochemicznej (np. woltamperometria cykliczna).

2. Środki zmniejszające palność na bazie azotu (np. systemy związków azowych)

Kandydat:Azodikarbonamid (ADCA) z aktywatorami (np. ZnO).
Mechanizm:

• Temperatura rozkładu regulowana w zakresie 140–150°C, uwalnianie N₂ i CO₂.
  Zalety:
• N₂ to idealny gaz obojętny, nieszkodliwy dla baterii.
  Rozważania:
• Kontroluj produkty uboczne (np. CO, NH₃).
• Mikrokapsułkowanie pozwala na precyzyjną regulację temperatury rozkładu.

3. Układy reakcji termicznej węglanu/kwasu (np. mikrokapsułkowany NaHCO₃ + źródło kwasu)

Mechanizm:

• Mikrokapsułki pękają w temperaturze 140°C, co powoduje reakcję pomiędzy NaHCO₃ i kwasem organicznym (np. kwasem cytrynowym), w wyniku której uwalnia się CO₂.
  Zalety:
• CO₂ jest obojętny i bezpieczny; temperaturę reakcji można kontrolować.
  Rozważania:
• Jony sodu mogą zakłócać transport Li⁺; należy rozważyć zastosowanie soli litu (np. LiHCO₃) lub unieruchomienie Na⁺ w powłoce.
• Zoptymalizuj kapsułkowanie, aby zapewnić stabilność w temperaturze pokojowej.

Inne potencjalne opcje

• Metalowo-organiczne struktury szkieletowe (MOF):np. ZIF-8 rozkłada się w wysokich temperaturach, uwalniając gaz; przeszukaj MOF-y o podobnych temperaturach rozkładu.
• Fosforan cyrkonu (ZrP):Tworzy warstwę barierową pod wpływem rozkładu termicznego, ale może wymagać rozdrobnienia nanometrycznego w celu obniżenia temperatury rozkładu.

Zalecenia eksperymentalne

1. Analiza termograwimetryczna (TGA):Określ temperaturę rozkładu i właściwości uwalnianego gazu.
2. Badania elektrochemiczne:Ocena wpływu na przewodnictwo jonowe, impedancję międzyfazową i wydajność cykliczną.
3. Badanie ognioodporności:np. test palenia w pionie, pomiar skurczu termicznego (w temp. 140°C).

Wniosek

Tenmodyfikowany środek zmniejszający palność o działaniu synergistycznym fosforu i azotu (np. powlekany APP + melamina)jest zalecany w pierwszej kolejności ze względu na zrównoważoną ognioodporność i regulowaną temperaturę rozkładu. Jeśli konieczne jest unikanie NH₃,układy związków azowychLubmikrokapsułkowane systemy uwalniania CO₂Są to realne alternatywy. Zaleca się przeprowadzenie etapowej walidacji eksperymentalnej w celu zapewnienia stabilności elektrochemicznej i wykonalności procesu.

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