Projektowanie formuły dla MCA i podfosforynu glinu (AHP) w powłoce separatora w celu zmniejszenia palności

Projektowanie formuły dla MCA i podfosforynu glinu (AHP) w powłoce separatora w celu zmniejszenia palności

Na podstawie specyficznych wymagań użytkownika dotyczących powłok separujących zmniejszających palność, charakterystykaCyjanuranu melaminy (MCA)IPodfosforyn glinu (AHP)są analizowane w następujący sposób:

1. Zgodność z systemami gnojowicy

• MCA:
• Systemy wodne:Wymaga modyfikacji powierzchni (np. za pomocą środków sprzęgających silanowych lub środków powierzchniowo czynnych) w celu poprawy dyspergowalności; w przeciwnym razie może wystąpić aglomeracja.
• Systemy NMP:Może wykazywać niewielkie pęcznienie w rozpuszczalnikach polarnych (zalecane: sprawdzenie stopnia pęcznienia po 7-dniowym zanurzeniu).
• AHP:
• Systemy wodne:Dobra dyspergowalność, ale należy kontrolować pH (środowisko kwaśne może powodować hydrolizę).
• Systemy NMP:Wysoka stabilność chemiczna przy minimalnym ryzyku pęcznienia.
  Wniosek:AHP zapewnia lepszą kompatybilność, natomiast MCA wymaga modyfikacji.

2. Wielkość cząstek i adaptowalność procesu powlekania

• MCA:
• Oryginalny D50: ~1–2 μm; wymaga mielenia (np. w piasku) w celu zmniejszenia wielkości cząstek, ale może uszkodzić jego warstwową strukturę, co wpłynie na skuteczność zmniejszania palności.
• Należy zweryfikować jednorodność po zmieleniu (obserwacja SEM).
• AHP:
• Oryginalne D50: Zwykle ≤5 μm; możliwe jest zmielenie do D50 0,5 μm/D90 1 μm (nadmierne zmielenie może spowodować gwałtowne wzrosty lepkości zawiesiny).
  Wniosek:MCA charakteryzuje się lepszą adaptacją do wielkości cząstek i niższym ryzykiem procesowym.

3. Przyczepność i odporność na ścieranie

• MCA:
• Niska polaryzacja powoduje słabą przyczepność do folii rozdzielających PE/PP; wymaga 5–10% spoiw na bazie akrylu (np. PVDF-HFP).
• Wysoki współczynnik tarcia może wymagać dodania 0,5–1% nano-SiO₂ w celu zwiększenia odporności na zużycie.
• AHP:
• Grupy hydroksylowe na powierzchni tworzą wiązania wodorowe z separatorem, co poprawia przyczepność, ale nadal konieczne jest dodanie 3–5% spoiw poliuretanowych.
• Wyższa twardość (Mohs ~3) może powodować odrywanie się mikrocząsteczek pod wpływem długotrwałego tarcia (wymagane są testy cykliczne).
  Wniosek:AHP zapewnia lepszą ogólną wydajność, ale wymaga optymalizacji spoiwa.

4. Stabilność termiczna i właściwości rozkładu

• MCA:
• Temperatura rozkładu: 260–310°C; nie może wytworzyć gazu w temperaturze 120–150°C, co potencjalnie uniemożliwia powstrzymanie niekontrolowanego wzrostu temperatury.
• AHP:
• Temperatura rozkładu: 280–310°C, również niewystarczająca do wytwarzania gazów niskotemperaturowych.
  Kluczowa kwestia:Oba ulegają rozkładowi w temperaturze powyżej zakresu docelowego (120–150°C).Rozwiązania:
• Wprowadź synergetyki niskotemperaturowe (np. mikrokapsułkowany czerwony fosfor, zakres rozkładu: 150–200°C) lub modyfikowany polifosforan amonu (APP, powlekany w celu dostosowania temperatury rozkładu do 140–180°C).
• ZaprojektujKompozyt MCA/APP (stosunek 6:4)wykorzystanie technologii generowania gazu w niskiej temperaturze APP oraz technologii hamowania płomienia w fazie gazowej MCA.

5. Odporność elektrochemiczna i korozyjna

• MCA:
• Melamina elektrochemicznie obojętna, ale resztkowa wolna melamina (wymagana czystość ≥99,5%) może katalizować rozkład elektrolitu.
• AHP:
• Należy zminimalizować ilość kwaśnych zanieczyszczeń (np. H₃PO₂) (test ICP: jony metali ≤10 ppm), aby nie dopuścić do przyspieszenia hydrolizy LiPF₆.
  Wniosek:Oba wymagają wysokiej czystości (≥99%), ale MCA jest łatwiejszy do oczyszczenia.

Kompleksowa propozycja rozwiązania

1. Wybór podstawowego środka zmniejszającego palność:

• Preferowane:AHP (zrównoważona dyspersyjność/adhezja) + synergetyk niskotemperaturowy (np. 5% mikrokapsułkowanego czerwonego fosforu).
• Alternatywny:Modyfikowany MCA (szczepiony karboksylem do dyspersji wodnej) + synergetyk APP.

1. Optymalizacja procesów:

• Formuła zawiesiny:AHP (90%) + spoiwo poliuretanowe (7%) + środek zwilżający (BYK-346, 0,5%) + środek przeciwpieniący (2%).
• Parametry szlifowania:Młyn piaskowy z kulkami ZrO₂ o średnicy 0,3 mm, 2000 obr./min, 2 godz. (docelowa D90 ≤1 μm).

1. Testy walidacyjne:

• Rozkład termiczny:TGA (utrata masy <1% przy 120°C/2 godz.; wydzielanie gazu przy 150°C/30 min. za pomocą GC-MS).
• Stabilność elektrochemiczna:Obserwacje SEM po 30-dniowym zanurzeniu w 1M LiPF₆ EC/DMC w temperaturze 60°C.

Ostateczna rekomendacja

Ani MCA ani AHP same w sobie nie spełniają wszystkich wymagań.system hybrydowyZaleca się:

• AHP (macierz)+mikrokapsułkowany czerwony fosfor (generator gazu niskotemperaturowego)+nano-SiO₂(odporność na ścieranie).
• Połącz z żywicą wodną o wysokiej przyczepności (np. emulsją kompozytu akrylowo-epoksydowego) i zoptymalizuj modyfikację powierzchni w celu uzyskania stabilności wielkości cząstek/dyspersji.
  Dalsze testyjest konieczne do potwierdzenia synergii termoelektrochemicznej.